9月30日13时，德军经过两个小时的航空火力准备和炮火准备后，从东北、西方两个方向对步兵第315师、摩托化步兵第115旅和第2旅的阵地发动了疯狂的进攻。安德留先科旅的第1、第2营伤亡很大，仍坚守着奥尔洛夫镇的北部和南部。德军的钳形攻势很快就要在奥尔洛夫卡以东会合，如果德军的计划得逞，德军将打通通往拖拉机厂和斯帕尔达诺夫卡的通路，合围奥尔洛夫卡地域的守军，并直接威胁拖拉机厂和“街垒”。崔可夫从步兵第124旅抽出两个连以及一个防坦克歼击团火速加强步兵第115旅的第1、第2营，但未能顶住德军的顽强进攻。德军实现了会合的目的，包围了步兵第115旅的第3营、摩托化步兵第2旅的一些小分队和步兵第315营。
步兵第115旅的第1、第2营在得到两个连和一个防坦克歼击炮兵团的支援后，竭力进攻奥尔洛夫卡，接应被合围的部队。
1942年10月14日，希特勒向德军发布命令：除斯大林格勒方向以外，在整个苏德战线上转入战略防御。这表明，希特勒德国已陷入颓势。在斯大林格勒方向上，希特勒继续调兵遣将，准备对这座城市实施新的攻击（也就是第三次攻击），企图通过这次攻击取得决定性的胜利。10月，德军集结了8个师约9万人，火炮和迫击炮2300门、坦克近300辆的兵力。第62集团军经过长达4个月的激战，虽然兵力不断得到补充，但已损失巨大，仅余5.5万人、火炮和迫击炮1400门、坦克80辆。在德军占优势的情况下，两军在拖拉机厂、“街垒”厂、“红十月”厂展开了激烈的争夺战，战斗一直持续到11月18日。