2, 4 и 16-й танковые корпуса появляются только 27 августа (т. е. по итогам боев 26 августа). В сводке, подписанной Геленом, довольно точно указаны их состав и местоположение. Хотя, например, из состава 2- го танкового корпуса отмечалась в первой линии 26-я танковая бригада, 27-я и 148-я танковые бригады и 2 -я мотострелковая бригада предполагались в армейском резерве. Гальдер 27 августа записал в дневнике: «Под Воронежем, по всей видимости, затишье. Части, которые вели там атаки, появились под Сталинградом».
27 августа к контрудару группы Коваленко присоединился 4-й танковый корпус. Он также выгружался в чистом поле. После выгрузки 24 августа под бомбежкой последовал марш с выходом танков из строя по техническим причинам. В итоге к 4.00 27 августа 45-я танковая бригада 4-го танкового корпуса изготовилась к атаке силами 3 КВ и 15 Т-60. В 4.30, за полчаса до атаки, прибыли 11 отремонтированных КВ. С бригадами корпуса взаимодействовала рокированная с Северо-Западного фронта 84-я стрелковая дивизия генерал- майора П. И. Фоменко. По предложению командира 201-го стрелкового полка 84-й дивизии было сменено направление удара 4-го танкового корпуса. Отрекогносцировав полосу наступления до танкистов, комполка указал на глубокий овраг, мешающий наступлению танков в полосе предстоящего контрудара. Было предложено атаковать восточнее, в направлении на Орловку (отбитую у немцев частями 2-го танкового корпуса). Разумное предложение комполка было принято. Тремя эшелонами 45-я и 47-я танковые бригады 4 -го танкового корпуса перешли в наступление. Однако отсечь вышедшую к Волге 16-ю танковую дивизию не удалось. Прорвавшиеся в глубь обороны противника танки вели бой в изоляции, пока их не уничтожили. Из состава 45-й танковой бригады из боя вышли 5 танков КВ и два танка Т-60 (!). Еще один КВ был подбит, но благополучно эвакуирован. Потери бригады за день боя составили 9 КВ и 13 Т-60.
16-й танковый корпус 27–29 августа вел бои за Кузьмичи совместно с остатками 315-й стрелковой дивизии. «Наковальней», об которую танковый молот корпуса должен был разбить немецкую оборону, были оборонявшиеся южнее разъезда Конный и в районе Большой Россошки 23-й танковый корпус и полк 87-й стрелковой дивизии. Бригады корпуса встречал шквал огня, немцы постоянно переходили в контратаки, стремясь не потерять ни пяди земли на вытянутом к Волге «наземном мосту». В частности, 28 августа немцы результативно атаковали открывшийся из-за отставания соседа фланг 164-й танковой бригады. В этом бою советская танковая бригада потеряла 14 Т-34 и 5 Т-60.
В результате понесенных потерь ударные возможности корпуса Павелкина существенно снизились. В составе бригад 16-го танкового корпуса к вечеру 29 августа оставались в строю:
107-я танковая бригада — 4 КВ, 7 Т-60;
109-я танковая бригада — 6 Т-34, 9 Т-60;
164-я танковая бригада — 13 Т-34, 8 Т-60[159].
Последний аккорд контрударов 16-го танкового корпуса прозвучал 31 августа. В наступлении также участвовали 39-я гвардейская стрелковая дивизия (переброшенная из 4 ТА), 315-я стрелковая дивизия, поддержанные 56-м и 94-м гвардейскими минометными полками. Встреченные интенсивным огнем противника стрелковые соединения залегли и продвинулись всего на 300–500 м. Ворвавшиеся в Кузьмичи танки 164-й танковой бригады поддержки пехоты не имели и вынуждены были отойти на исходные позиции. Контрудар группы Коваленко завершился.
Хотя в ходе контрударов танковых групп Штевнева и Коваленко не было достигнуто решительного результата, они сыграли немаловажную роль в сражении за город. Успешно наступавшая 29 августа 4-я танковая армия Гота вышла на позиции, благоприятствующие смыканию «клещей» двух армий на ближних подступах к городу. Командование группы армий «Б» сразу же осознало открывшиеся возможности. В полдень 30 августа Паулюсу по радио был передан приказ, гласивший:
«Ввиду того обстоятельства, что сегодня в 10.00 4-я танковая армия захватила плацдарм в