博克还嫌不够。又命令保卢斯以第40装甲军向东掩护霍特的右翼，还要求保卢斯把第23装甲师转向东北送到霍特的侧翼。保卢斯如今实力雄厚。原本在6月24日，第6集团军管辖着第17、8、40（摩托化/装甲）、29军，总计有14个师（含第3、23装甲师）。7月4日，一度隶属第1装甲集团军的第51军（第44、71、297步兵师）也重新归附第6集团军。
这样，保卢斯指挥的第6集团军又增加到18个师（含2个装甲师和1个摩托化师）。其战斗序列如下：
第29军：第57、168、75步兵师
第40装甲军：第100歼击师，第23装甲师，第336步兵师，第29摩托化师，第3装甲师
第8军：第389、305、376步兵师
第17军：第113、79、294步兵师
第51军：第297、71、44、62步兵师
7月5日早晨，霍特以第24装甲军（包括第9、11装甲师）掩护北翼，以第48装甲军（第24装甲师，第3、16摩托化师）通过三个桥头堡横渡顿河，急速冲向沃罗涅日城。在南侧，保卢斯麾下的第40装甲军也自旧奥斯科尔出发，向沃罗涅日以南的科罗托亚克推进。很快，霍特的装甲先锋距离沃罗涅日只剩下3公里。
该城守备部队包括苏联内务人民委员部的内卫部队、国土防空军第3师和一些后方部队以及分队，手头的武器主要是步枪、少数机枪和高射炮。这些部队在城市街头和德军展开了战斗。到了7月5—6日，德国人还是占了上风，苏军被迫放弃了除城北大学区外的大部分城区。
苏第18坦克军在沃罗涅日城发动反击，却被德第24装甲师切断退路。7月5日，德国第8航空军也全力轰炸沃罗涅日城，所辖第1驱逐机联队第1大队当天用重型炸弹炸毁了顿河大桥和桥上的50辆苏联车辆，进一步切断苏军的后路。苏军2个坦克旅及其116辆坦克全部在城内被毁。
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