Помимо 13-го механизированного корпуса в составе танковых войск 57-й армии были 90-я и 235-я танковые бригады. В составе первой было 3 KB, 14 Т-34 и 9 Т-70, в составе второй — 26 KB и 2 Т-34. Эти танки планировалось использовать исключительно для непосредственной поддержки пехоты. Также в танки НПП попала часть сил 4-го механизированного корпуса.

История с использованием танков свежесформированных мехкорпусов в качестве подпорки стрелковых частей заслуживает отдельного описания. За несколько дней до наступления, 17 ноября 1942 г., Еременко запрашивает у Жукова: «Прошу разрешения использовать два полка тов. Вольского, а с подходом <танков> ему будут возмещены». Ему ответил А.М. Василевский: «Ставка Верховного Главнокомандования приказывает принять все меры к скорейшей подаче отд. танковых полков 51 армии и лишь в крайнем случае разрешает использовать с пехотой два танковых полка Вольского, но не за счет полков мехбригад».

Судя по всему, аналогичная переписка имела место не только по 4-му мехкорпусу, но и по 13-му мехкорпусу. Из состава того и другого соединения были изъяты танки. Но в отличие от 4-го механизированного корпуса, в 13-м механизированном корпусе не было отдельных танковых полков. Поэтому, несмотря на запрет использования танковых полков мехбригад корпусов для прорыва обороны, они были задействованы в качестве средства непосредственной поддержки пехоты 57-й армии.

Наступление Сталинградского фронта шло волной от правого крыла к левому. Первой перешла в наступление 51-я армия. Артподготовка в полосе армии началась в 7.30, в 8.30 части армии перешли в атаку и к 10.00 на всех участках атаки ворвались на позиции переднего края противника. Удар пришелся по стыку 1 и 18-й румынских пехотных дивизий, занимавших оборону на широком фронте.

Изъятые из состава 4-го механизированного корпуса танки были использованы для непосредственной поддержки пехоты. Наступление 126-й стрелковой дивизии поддерживал 158-й танковый полк, а 302-ю стрелковую дивизию — 55-й отдельный танковый полк. К 11.30 задача была выполнена: оборона противника была прорвана на всю глубину. Результаты работы танковых полков нельзя не признать впечатляющими. 158-й танковый полк за 20 ноября уничтожил 8 орудий и 23 ДЗОТас гарнизонами, 55-й танковый полк — 12 орудий, 42 ДЗОТа с гарнизонами. Также было захвачено 18 противотанковых пушек. Потерями 158-го танкового полка стали 8 Т-34 (5 сгорели и 3 подорвались на минах) и 4 Т-70, плюс 6 Т-34 застрявших в болоте, 55-го танкового полка — 2 Т-34 и 3 Т-70 от огня противника и 3 застрявших в болоте.

В 11.20 20 ноября 4-й механизированный корпус получил приказ на ввод в прорыв. В 13.30 масса танков и автомашин пришла в движение. Корпус входил в чистый прорыв, ему не требовалось допрорывать оборону противника. Колонны двигались, не встречая сопротивления. К 19.30 части корпуса Вольского вышли в район узла дорог Плодовитое. Местных жителей в Плодовитом не было, проводника взять было неоткуда, голая степь практически не давала ориентиров. Далее мехбригады продвигались, можно сказать, на ощупь. К рассвету 21 ноября части корпуса Вольского вышли к железной дороге Сталинград — Сальск на участке от станции Абганерово до станции Тингута.

Основные силы корпуса отстали, и поэтому станция Абганерово была захвачена частями штаба корпуса, 44-м бронебатальоном (БА-64) и 61-м мотоциклетным батальоном. На станции был захвачен эшелон с войсками и артиллерией, склады, автомашины и другое имущество. Среди захваченных трофеев также были 150 орудий советского производства, скорее всего захваченные немцами в оборонительной фазе битвы. Сдав Абганерово частям 4-го кавкорпуса, механизированные бригады корпуса Вольского продолжили наступление. В середине дня были захвачены станции Тингуга, Абганерово, разъезд «74 км» и Зеты. За 20 и 21 ноября 4-й мехкорпус захватил 10 танков, 44 орудия, 600 автомашин, около 7000 пленных. Собственные потери составили 16 убитых и 45 раненых.

Румынские солдаты, захваченные в плен войсками 57-й армии. Ноябрь 1942 г.

Следующей в идущей от правого фланга к левой волне стала 57-я армия. Артиллерийская подготовка здесь началась в 9.30, на два часа позже соседа. В 10.30 армия перешла в наступление, а уже к 12.00 передний край противника был прорван. Удар пришелся по оборонявшейся на 18-км фронте 2-й румынской пехотной дивизии. Первыми атаковали стрелковые части 57-й армии при поддержке танковых бригад и танковых полков. 169-я стрелковая дивизия наступала совместно с 90-й танковой бригадой. Наступление не было прогулочным маршем. Оперативным резервом немцев на этом направлении была 29-я моторизованная дивизия. В первый день советского наступления ее собирались направить на север, в подчинение XXXXVIII танкового корпуса. Однако начало советского наступления к югу от Сталинграда вынудило бросить дивизию в контрнаступление. Увидев танки, части 169-й стрелковой дивизии стали отходить. Положение спасли танки 90-й танковой бригады, подбившие несколько танков противника. Однако дальнейшее продвижение советских войск было остановлено. 169-я стрелковая дивизия потеряла за 20 ноября 93 человека убитыми и 257 ранеными. 90-я танковая бригада потеряла 2 Т-34 сгоревшими, 3 KB, 1 Т-34 — подбитыми, 1 Т-34 и 1 Т-70 — подорвавшимися на минах. Другие соединения 57-й армии встретили меньшее сопротивление. 422-я стрелковая дивизия потеряла 7 человек убитыми и 129 ранеными, 143-я стрелковая бригада — 7 человек убитыми и 174 ранеными. Если 169-я стрелковая дивизия встретила сопротивление резервов противника в лице 29-й моторизованной дивизии, то на пути 422-й дивизии встало несколько неожиданное препятствие. По сигналу «Атака» 176-й танковый полк двинулся в атаку вместе с пехотой 422-й стрелковой дивизии. К 13.00 оборона противника была прорвана, но удар последовал с неожиданной стороны. После прорыва обороны танковый полк напоролся на ранее установленные (в оборонительной фазе битвы) и остававшиеся в тылу румынских войск мины. В результате подорвались 19 Т-34 и 3 Т-70. Потери от ПТО противника составили 1 танк Т-70 сгоревшим и 1 Т-34 подбитым. Таким образом, за первый день наступления полк лишился 24 танков из 28 имевшихся к началу наступления. Участие полка в наступлении Сталинградского фронта было прервано. Более того, утратила свои ударные возможности 61-я механизированная бригада 13-го мехкорпуса, которой принадлежал этот полк.

Однако главной фигурой в наступлении 57-й армии был 13-й механизированный корпус. Он был введен в прорыв по приказу командующего 57-й армией в 13.30 20 ноября 1942 г. Части 29-й моторизованной дивизии, приостановившие наступление советской пехоты, были сбиты со своих позиций. Наступающий корпус Т.С. Танасчишина пересек железную дорогу на Сталинград и продвигался далее к Нариману.

На подступах к Нариману 13-й танковый корпус и 169-я стрелковая дивизия с 90-й танковой бригадой отразили последние контратаки 29-й моторизованной дивизии. 21 ноября немцы были выбиты из Наримана.