Вскоре советскими наблюдателями была замечена немецкая бронетехника: 16 танков двигались по направлению к вокзалу, еще три стояли у стадиона «Динамо». Два самоходных орудия, подъехав к виадуку на Краснознаменской, огнем попытались разрушить баррикаду. Затем один «штуг» двинулся под мост, но, едва приблизившись к баррикаде, был подожжен сапером 272-го полка 22-летним Андреем Шиндиным. На следующий день ефрейтор Шиндин броском гранаты уничтожит пулеметный расчет и будет убит на насыпи у виадука.
Со стороны захваченного накануне железнодорожного моста немецкому наступлению поначалу сопутствовал успех. Скрытно накапливаясь в оврагах и балках, которыми изобиловал северный берег Царицы, немецкая пехота постепенно продвигалась по частному сектору. Немцы почти достигли перекрестка Краснознаменской и Коммунистической улиц, но пулеметный огонь с фланга, со стороны высотного здания «Инжкоопстроя», заставил их залечь.
Атака без поддержки бронетехники на этом участке тоже потерпела неудачу.
В ночь с 19 на 20 сентября сводный отряд 272-го и 270-го полков НКВД, выполняя приказ командира дивизии полковника А. А. Сараева, в очередной раз попытался отбить северную часть моста. Немногочисленным отрядом командовал заместитель командира полка капитан Василий Федорович Яковлев. Прошлой ночью он уже пытался отбить этот мост, но с наступлением дня сильным артиллерийским и минометным огнем немцы выбивали чекистов с занятых позиций.
Так получилось и в этот раз: после сильной артподготовки утром 20 сентября немецкая пехота снова заняла мост через Царицу. В 05:30 подразделения 211-го полка и 171-го разведывательного батальона 71-й пехотной дивизии возобновили наступление на участке от моста до железнодорожного вокзала. Однако, несмотря на поддержку люфтваффе, к 16:35 были достигнуты лишь «местные успехи».
21 сентября 194-й полк дивизии Хартманна смог «одним броском» занять группу зданий, расположенных на берегу Волги чуть южнее уже захваченных немцами «домов специалистов». В этом месте располагался так называемый «взвоз» – пологий въезд на крутой берег в районе центральной переправы. Таким образом, артиллерия и пулеметы 71-й пехотной дивизии стали держать под огнем не только участок реки, но и саму прибрежную полосу. Согласно сводкам 62-й армии, в этот день центральная переправа прекратила работу, а с 13:30 Чуйков потерял связь с левым флангом – фронт армии был разорван.
На следующий день, 22 сентября, 94-я пехотная дивизия генерал-лейтенанта Пфайффера наконец сломила сопротивление советских частей в элеваторе и оттеснила остатки батальонов 92-й отдельной стрелковой бригады к берегу Волги южнее Царицы. На северном берегу, в районе улицы Краснознаменской и Городского сада, все еще занимали оборону бойцы 42-й бригады и 272-го полка НКВД, а также небольшие отряды милиции и городского ополчения.
Командир 272-го полка майор Савчук был второй раз ранен и эвакуирован за Волгу вечером 20 сентября, также был ранен капитан Яковлев. Комбриг 42-й осбр полковник Батраков был тяжело ранен у себя на КП 23 сентября, от разорвавшейся мины погибло несколько штабных работников.
Остатки 35-й гвардейской дивизии, 13-й1 стрелковой дивизии и 10-й стрелковой бригады, согласно распоряжение штаба армии, сдавали свои позиции 92-й осбр. С этого момента за оборону левого фланга 62-й армии отвечали командиры 92-й и 42-й стрелковых бригад.