A集团军群最初进展迅猛，8月初便攻下石油中心迈科普。但这次猛冲来得快去得也快，德军已成扇形敞开在广大地域，面对燃料的缺乏和连绵的高加索山岭巨峰，终于失去了猛攻的强劲势头。在苏军的顽强抵抗以及斯大林格勒方向战役的牵制下，A集团军群在到达距高加索石油中心格罗兹尼50英里的莫兹多克之后，即使竭尽全力也无法再前进一步。
攻打斯大林格勒的B集团军群主力部队——保卢斯的第6集团军最初似乎也进展顺利，7月中旬便进抵距该城仅60公里的顿河河曲。7月17日与苏军交火，从而开始了斯大林格勒战役。尽管苏联最高统帅部已作出重大决定，坚决保卫斯大林格勒，并迅速把莫斯科的预备队调往南方，但苏军初期在进行了顽强抵抗后仍且战且退。7月28日斯大林发出“寸步不退”的命令，使抵抗更加顽强。德军统帅部看到保卢斯拿不下斯城，便派第4坦克集团军从高加索调头北上，配合保卢斯从顿河西岸发起攻势。8月19日保卢斯发动首次攻击，德军在付出重大伤亡之后，于25日渡过顿河河曲，逼近斯城。23日德军已出动飞机2000架次轰炸市区。经过20多天的近郊恶战，德军才得以从东北和西南方向直接迫近该城市区。9月13日保卢斯对斯城发动猛攻，3天之后德军坦克终于进入城内，并占领了l号火车站和制高点马马耶夫岗。战争转入市区争夺战阶段。守城军民以誓死保卫家国的勇敢精神，利用熟悉的每一寸土地，与德军展开逐区逐街、逐屋逐楼的拼死争夺，仅1号火车站在一周内便13次易手，直到11月初，苏军仍坚守城中。希特勒大怒，严令保卢斯在寒冬到来之前拿下斯城，但无济于事。到12月下旬，希特勒的部队战线过长，既未攻下高加索，也未占领斯大林格勒，反而因兵力不足而不得不把掩护斯大林格勒侧翼的任务交给战斗力远不如德军的仆从国军队。