在馬馬耶夫崗地區的反突擊進攻時間，被定在了9月14日的清晨六點，然而參與進攻的部隊，並不是崔可夫所說的三個師，而是內務部的第10師，摩托化步兵第38旅，以及獨立步兵第42旅。
根據事先的作戰計劃，摩托化步兵第38旅，在一個加強摩化步兵連和配屬的炮兵營的配合下，向拉茲古利亞耶夫卡東南面的村莊進攻；內務部第10師以一個團的兵力向敵人實施反衝擊，目標是126.3高地，然後是144.3高地；而混成團和一個坦克旅向阿難阿戈羅多克和153.7高地方向實施反衝擊。獨立步兵第42旅準備對醫院和153.7高地方向實施突擊，以便支援這次反突擊行動。
但由於缺乏空中支援，而且能爲反擊部隊提供炮火支援的炮兵，數量也非常有限，對德軍野戰工事的破壞程度有限，從而導致蘇軍的反擊部隊爲了奪取這些工事，不得不付出巨大的代價。
保盧斯得知蘇軍在馬馬耶夫崗地區展開了反擊後，立即派出了空軍，對反擊部隊和他們所佔領的陣地實施轟炸。炮擊和轟炸，使蘇軍的反擊部隊傷亡慘重。爲了避免反擊部隊遭到全軍覆滅的下場，中午時分，崔可夫下達了停止進攻，並向馬馬耶夫崗轉移的命令。
見蘇軍的進攻被擊退了，德軍趁機投入了大量的步兵和坦克，朝撤退中的蘇軍展開了進攻。首先取得戰果的是哈特曼將軍的第71步兵師，他們突破了蘇軍的防禦之後，成功地穿過了市中心，並建立了一條直接通往伏爾加河的狹窄通道。
德軍的心裏始終惦記着馬馬耶夫崗這個制高點，因此他們投入的第295步兵師，在隸屬於第22裝甲師的第204裝甲團的支援下，朝馬馬耶夫崗的北崗發起了進攻。
否則北崗防禦的是四營和第192營，四營長布里斯基在敵人的進攻開始後，立即向索科夫報告說：“旅長同志，敵人出動了一個團的步兵，在三十多輛坦克的掩護下，朝我們的陣地發起了猛攻我們沒有反坦克武器，請您派反坦克軍犬連支援我們。”
“放心吧，大尉同志。”索科夫考慮到北岸和自己這裏一樣，有着完善的坑道工事，就算德軍的攻勢再猛，想順利地佔領北崗，也不是一件容易的事情。但如果讓德軍的坦克靠近了山崗，它們就能用炮火支援攻擊北崗的步兵，因此他很乾脆地回答說：“我會立即派奧夏寧上尉帶着軍犬連過去支援你們。”
索科夫之所以只派了軍犬連過去支援，一是考慮到北崗的表面陣地空間有限，擺不下太多的部隊；而是因爲有一支德軍部隊穿過了舊城區，從蘇軍的手裏奪取了中央火車站，直接威脅到馬馬耶夫崗側翼的安全。
他放下電話後，叫過來一名參謀，讓他去通知奧夏寧率人從地道前往北崗，配合那裏的守軍消滅敵人的坦克。等做完這一切後，他回到了桌前，望着西多林問道：“參謀長同志，我們派出的偵察兵還沒有回來嗎佔領中央火車站的敵人到底是哪一部分的”
“旅長同志，”看到索科夫一副心緒不寧的樣子，西多林連忙安慰他說：“是偵察連長克里斯多夫中尉親自帶隊，我相信他一定能搞到我們急需的情報。”
索科夫之所以會表現得如此急躁，是因爲他知道斯大林格勒最困難的時期要到來了。雖說德軍以前曾多次對馬馬耶夫崗進行過試探進攻，最後都鎩羽而歸，但這次能否守住陣地，索科夫卻是心中無底。再加上旅裏的指戰員，都親眼目睹了崔可夫所組織的反擊，是如何以失敗而告終，這樣對自己部隊的軍心士氣，都會產生不利的影響。
奧夏寧上尉派出的軍犬排，在戰場上大顯神威。由於得到了索科夫的指點，軍犬的出擊都改成了單犬或雙犬出擊的方式，這樣就極大地避免四五條軍犬去炸同一輛坦克的事件發生。不到二十分鐘，就有十三輛德軍坦克被軍犬炸燬，停在開闊地上熊熊燃燒。失去了坦克掩護的步兵，剛衝到北崗的山腳下，就被四營指戰員用機槍、衝鋒槍、步槍和手榴彈打得鬼哭狼嚎，不得不暫時撤了下去。
索科夫聽說北岸那邊打得不錯，便帶着一名警衛員，沿着隱蔽的甬道，來到了山頂剛修好的一個觀察所，親眼觀察雙方交戰的情況。誰知剛進去不久，敵人的炮兵觀測員就發現了這個觀察所，立即爲火炮指引了炮擊的方向。
索科夫正舉着望遠鏡朝遠處張望，忽然聽到空中傳來了炮彈劃破空氣的尖嘯聲，片刻之後，便有一枚炮彈落在二十幾米外的一片空地爆炸，掀起了好大的一片泥土。
“旅長同志，”一名觀察哨的經驗比較豐富，知道這是德軍在試射，連忙提醒索科夫：“這裏應該被敵人發現了，我們還是立即轉移吧”
聽到觀察哨這麼說，索科夫也意識到有些不對勁，連忙放下望遠鏡朝外面跑。誰知剛跑出觀察哨，就有接二連三的炮彈，落在了觀察所的附近爆炸。氣浪所掀起的泥土，撒了索科夫一身。索科夫顧不得撣掉身上的泥土，便彎着腰繼續朝附近的一個洞口跑去，準備通過那裏重新回到自己的指揮部。
當索科夫帶着一身塵土，有些狼狽地回到自己的指揮部時，卻意外地發現自己派出去偵察的克里斯多夫在這裏。他連忙一把抓住了克里斯多夫，緊張地問：“怎麼樣，搞清楚了嗎佔據火車站的德軍番號是什麼”
“都搞清楚了。”克里斯多夫點着頭說：“佔領中央火車站的是德軍第24裝甲師的一個擲彈兵營，營長是馮海頓少校，全營共有五百多人。”
“五百多人啊”克里斯多夫所說的數字，讓索科夫感到很意外。他原來以爲佔領中央火車站的敵人，充其量就是一個連，誰知居然有一個營，而且還有五百多人。根據德軍的戰鬥力，就算自己帶多一倍的兵力，要想從他們的手裏火車站，也不是一件容易的事情。“這個消息確實嗎”
克里斯多夫點點頭，回答說：“爲了搞清楚德軍的真實兵力，我們前後抓了四五名俘虜，經過審問，他們的口供都是一樣的。”
索科夫沒有問這些俘虜是如何處置的，但心裏已經確定，如今威脅到自己側翼的德軍，就是第24裝甲車擲彈兵營。得知佔據火車站敵人的居然有五百多人，索科夫不禁遲疑起來，自己手裏的兵力有限，假如要強攻車站的話，能不能打下來不好說。就算打下來了，面對德軍的瘋狂反撲，也是守不住的。
西多林見索科夫沉默不語，連忙提醒他說：“旅長同志，敵人既然佔領的火車站，想必會在那裏設立堅固的防禦，並把那裏作爲他們新的進攻出發點。您看，我們是否需要派部隊去把他們開火。”