С.П. Иванов, возглавлявший в то время оперативный отдел штаба Юго-Восточного фронта, сказал, что этого нельзя делать. Когда об этом доложили начальнику Генштаба, он не стал отменять решение командующего 4-й танковой армией, а приказал оказать ему помощь артиллерией. Командующий фронтом генерал Еременко выделил для этого два полка артиллерии РГК, два отдельных танковых батальона, гвардейские минометные полки и несколько истребительно-противотанковых артиллерийских полков. Но они были расположены на правом фланге 21-й армии, и для их переброски требовалось не менее суток-полутора.
15 августа, едва рассвело, по всему фронту 4-й танковой армии противник начал массированную артиллерийскую и авиационную подготовку, продолжавшуюся полтора часа. В 6 часов 30 минут под прикрытием авиации противник силами пяти дивизий нанес удар по центру оперативного построения армии в направлении Оськинский, Сиротинская. Одновременно три дивизии вели наступление на вспомогательном направлении – Большенабатовский, Трехостровская. Части 4-й танковой армии оказали упорное сопротивление, но к исходу дня противнику все же удалось преодолеть их оборону.
Рано утром 16 августа 14-й танковый корпус (16-я танковая, 3-я и 60-я моторизованные дивизии) генерала Виттерсгейма возобновил наступление в общем направлении на Трехостровскую. Правофланговые соединения 4-й танковой армии (321, 205 и 343-я стрелковые дивизии), сдерживая наступающего врага, с тяжелыми боями вынуждены были отходить на северо-восток. Попытка начальника штаба Сталинградского фронта в полдень 16 августа связаться со штабом 4-й танковой армии успеха не имела: в расположение командного пункта армии вышли вражеские танки. Управление ее войсками было потеряно.
К исходу дня 16 августа войска 4-й танковой армии сумели совместно с подошедшими 38-й и 40-й гвардейскими стрелковыми дивизиями 1-й гвардейской армии остановить дальнейшее продвижение противника на рубеже Кременская, Сиротинская. На левом фланге 4-й танковой армии 184, 92 и 18-я стрелковые дивизии и 22-й танковый корпус поначалу отразили удары превосходящих сил противника. Однако командующий 6-й армией генерал Паулюс перебросил сюда четыре полнокровные пехотные дивизии (389, 384, 295 и 76-ю) и нанес несколько массированных ударов с воздуха. После этого левофланговая группировка 4-й танковой армии, прикрываясь арьергардами, стала отходить на восток к Дону. Под удар вражеских танков и авиации попали также 37-я и 39-я гвардейские стрелковые дивизии, выходившие на правый берег Дона для занятия обороны. Пулеметно-артиллерийские батальоны 54-го укрепленного района, оборонявшиеся на левом берегу Дона, своим огнем остановили врага и к исходу дня обеспечили переправу левофланговых соединений 4-й танковой армии на левый берег Дона.
Генерал армии С.П. Иванов, вспоминая об этих событиях, писал: «Много было также нареканий в адрес генералов В.Д. Крюченкина и В.Н. Гордова в связи с отходом войск 4-й танковой армии. Но мы понимали, что главной причиной этого являлось большое превосходство врага. Ведь соединения 4-й танковой из-за значительных потерь в людях и вооружении были малочисленны,