Ngày 25 tháng 8, tại thị trấn Kursavka, thiếu tướng Ernst-Felix Faeckenstedt, tham mưu trưởng Tập đoàn quân xe tăng 1 báo cáo kế hoạch tác chiến với các tướng Ewald von Kleist, Leo von Schweppenburg và Albert Zehler với nhan đề: "Kế hoạch tiếp tục các cuộc tấn công mới của Tập đoàn quân". Ernst-Felix Faeckenstedt phân tích:

Ngày 31 tháng 8, Hitler một lần nữa điện nhắc nhở thống chế Wilhelm List:

Trên tuyến phòng thủ Kislovodsk, Pyatigorsk và Georgiyevsk

Ngày 29 tháng 8, Tập đoàn quân xe tăng 1 (Đức) bắt đầu trinh sát chiến đấu. Sư đoàn xe tăng 23 (Đức) điều một trung đoàn đột phá dọc theo đường sắt từ Mineral Vody vào Pyatigorsk và Kilovodsk nhưng không vượt qua được các sư đoàn bộ binh 61 và 151 (Liên Xô), cuộc đột kích của trung đoàn 8 thuộc sư đoàn xe tăng 13 vào Georgiyevsk cũng bị sư đoàn bộ binh 389 (Liên Xô) đẩy lùi. Sau khi nắm được điểm yếu trong thế bố trí phòng thủ của quân đội Liên Xô và phát hiện ra tuyến phòng thủ thứ hai bố trí cách xa tuyến thứ nhất hơn 40 km và bị chia cắt bởi các con sông Kyra và Malka hầu như không có lực lượng đáng kể trấn giữ, ngày 1 tháng 9, tướng Ewald von Kleist điều động toàn bộ Quân đoàn xe tăng 3 công kích vào giữa Georgiyevsk và Pyatigorsk, chia cắt tuyến phòng thủ đầu tiên của quân đội Liên Xô. Sư đoàn bộ binh 389 (Liên Xô) bị hở sườn và phải vượt sông Malka lùi về tuyến thứ hai. Lữ đoàn hải quân đánh bộ 62 bị đánh dạt sang phía Đông đến tận Budenovsk. Phát hiện xe tăng Đức đã xuất hiện dọc theo đường sắt phía Nam Georgiyevsk, ngày 2 tháng 9, tướng I. I. Maslenikov điều lữ đoàn xe tăng 52 của tướng V. I. Filippov và các tiểu đoàn xe tăng độc lập 249 và 258 ra phản kích. Chỉ có hơn 40 xe tăng Liên Xô không thể cản được cuộc đột kích ồ ạt của 237 xe tăng Đức với sự yểm hộ của 2.356 khẩu pháo. Sau trận đánh ngày 2 tháng 9, lữ đoàn 52 đã mất 14 xe tăng T-34 và 2 xe tăng KV-1 đã phải lui về giữ Mozdok. Ngày 3 tháng 9, Sư đoàn xe tăng 13 (Đức) nhanh chóng vượt qua các con sông nhỏ phía Nam Georgyev tiến về Mozdok, sư đoàn xe tăng 19 đánh chiếm các đầu mối đường sắt Prokhladny và Maiski.[11]

Ở phía Đông, Quân đoàn bộ binh 52 (Đức) lợi dụng sườn phải trên tuyến phòng thủ thứ nhất của quân đội Liên Xô bị sụp đổ đã nhanh chóng tràn qua các cứ điểm phòng thủ mỏng yếu ở Aleksndrovka và Vorontsovo phối hợp với Sư đoàn xe tăng 13 công kích Mozdok. Trên cánh phải, Quân đoàn xe tăng 40 vấp phải sức kháng cự mạnh của các sư đoàn bộ binh 61 và 151 tại khu phòng thủ Piatygorsk. Sau khi Pyatigorsk bị sư đoàn xe tăng 11 Đức đột nhập, ngày 3 tháng 9, hai sư đoàn bộ binh này đã rút về phía Nam sông Malka và lập trận tuyến phòng thủ mới. Sư đoàn xe tăng 11 (Đức) phải mất hai ngày mới vượt được sông Malka trong khi Tập đoàn quân 37 (Liên Xô) đã tập trung các lực lượng chính ở bờ nam sông Balsan trên tuyến phòng thủ thứ hai phía bắc Nalchik.[5]

Tại hướng Mozdok - Grozny

Trước nguy cơ quân Đức đánh chiếm các con đường quân sự quan trọng ở Gruzia, công binh Liên Xô đã được điều động và một cuộc rải mìn rộng lớn bắt đầu được triển khai. Dọc theo các đường núi hiểm trở, các hầm vượt núi và các cây cầu nhỏ qua các sông suối, khe sâu trên triền núi Kavkaz của khu vực Malgobeg cũng như xung quanh thành phố Grozny đã được công binh Liên Xô bố trí 49 bãi mìn, 6.000 hầm bẫy có gài mìn sát thương, 47 km hàng rào dây thép gai có gài mìn vướng nổ. Trên các đoạn đường trọng yếu, cứ 500 m được chôn 10 quả mìn chống tăng thành từ cụm và gài hàng trăm quả mìn chống kỵ binh. 12 điểm phá sập taluy cũng được thiết kế để sử dụng khi cần thiết. Tại khu vực phía Tây và Bắc Ordzhonikidze, hơn 350 hố sâu cùng 15 km hào chống tăng đã được đào cùng với 3.000 quả mìn chống tăng được bố trí hai bên con đường sắt ngang qua phía Bắc thành phố này. Tổng cộng có 1.500 xe kỹ thuật đã được huy động, mỗi xe chở 13 lính công binh cùng các loại mìn, thuốc nổ, kíp nổ và các thiết bị kỹ thuật đi kèm.[12]

Ngày 6 tháng 9, Quân đoàn xe tăng 3 (Đức) đánh chiếm Mozdok. Ngày 7 tháng 9, Sư đoàn xe tăng 13 (Đức) sử dụng hơn 100 xe tăng và hai trung đoàn lính xung kích tấn công về hướng Kizlyar qua Voznesenskaya để chiếm các đầu cầu vượt sông Terek. Các trung đoàn xe tăng Đức đã vấp phải đón chặn đánh kịch liệt của Quân đoàn bộ binh cận vệ 11, lữ đoàn hải quân đánh bộ 62 và tiểu đoàn xe tăng 249 và lữ đoàn pháo chống tăng 47 (Liên Xô). Suốt ba ngày ròng rã, quân Đức đã bị chặn lại trên bờ bắc sông Terek. Hơn 50 xe tăng Đức đã phải nằm lại trên mép nước của con sông này. Các cầu phao mà quân Đức bắc qua sông đều bị pháo binh, không quân và công binh Liên Xô phá hủy. Ngày 11 tháng 9, Quân đoàn bộ binh 11 được tăng cường lữ đoàn xe tăng 52 tổ chức phản kích, đẩy lùi sư đoàn xe tăng 13 (Đức) 12 km, tướng Ewald von Kleist phải điều quân đoàn bộ binh 52 tổ chức phòng ngự lâm thời ở phía Bắc ga đường sắt Naurskaya để rút Sư đoàn xe tăng 13 về Mozdok[11]

Không qua được sông Terek ở hạ lưu, tướng Ewald von Kleist chuyển hướng tấn công lên thượng nguồn sông Terek, dự tính đột kích qua Ordzhonikidze đến Grozny. Trong khi các sư đoàn xe tăng Đức đang tràn xuống Ordzhonikidze thì ngày 14 tháng 9, đặc công và công binh Liên Xô dùng thuốc nổ phá hỏng hoàn toàn 1.200 m đường sắt phía Tây Mozdok, làm gián đoạn việc tiếp tế xăng dầu, đạn dược và lương thực của Quân đoàn xe tăng 3 (Đức) tại Mozdok. Tuy nhiên, tướng Ewald von Kleist vẫn bình thản ra lệnh tiếp tục tấn công do nhánh đường sắt phía Nam qua Grozny nằm trong kế hoạch tấn công và nếu chiếm được con đường này thì mọi khó khăn về vận chuyển đường sắt cũng vẫn được giải quyết.[5][12]

Tại hướng Nalchik - Ordzhonikidze

Không đủ lực lượng để hợp vây các tập đoàn quân 9, 37 và 44 (Liên Xô) ở phía Bắc sông Terek, tướng Ewald von Kleist dồn những nỗ lực tấn công cuối cùng vào hướng Ordzhonikidze. Ngày 8 tháng 9, Quân đoàn xe tăng 40 (Đức chọc thủng phòng tuyến sông Balsan của Tập đoàn quân 37 (Liên Xô) tại Chegem. Ngày 9 tháng 9, sư đoàn xe tăng 3 đánh chiếm Nalchik, hình thành một bàn đạp tấn công Ordzhonikidze từ phía Tây. Ngày 12 tháng 9, sau khi đã tập hợp lại Quân đoàn xe tăng 3 ở Mozdok và Maisky, Tập đoàn quân xe tăng 1 Đức bắt đầu công kích hợp điểm vào Elkhotovo nhằm bao vây, chia cắt tập đoàn quân 37 (Liên Xô). Tuy nhiên, lối vào thung lũng phía Tây Ordzhonikidze chỉ rộng 7 km, quá chật hẹp để triển khai cả một Tập đoàn quân xe tăng. Tập đoàn quân 37 (Liên Xô) tận dụng sự chậm trễ của các xe tăng Đức để có thể vừa đánh, vừa rút lên các sườn núi giữa hai ngọn Kazbek và Shkhara. Chiếm được Elkhotovo nhưng không hợp vây được Tập đoàn quân 37 (Liên Xô), tướng Ewald von Kleist điều cả hai quân đoàn xe tăng sang phía Đông. Quân đoàn xe tăng 40 dùng sư đoàn xe tăng 3 kiềm chế Tập đoàn quân 37. Sư đoàn xe tăng 11 và sư đoàn pháo tự hành 670 và sư đoàn đổ bộ đường không 5 mới được tăng cường tấn công vào Ordzhonikidze. Quân đoàn xe tăng 3 đưa cả hai sư đoàn xe tăng 13 và 19 cùng với sư đoàn cơ giới SS "Wiking" tấn công Grozny.[13]

Ngày 13 tháng 9, Tập đoàn quân 9 tổ chức một trận phục kích đánh xe tăng lớn tại "của mở" Elkhotovsky. Hơn 120 xe tăng và pháo tự hành của Quân đoàn xe tăng 40 hành quân thành hai nhóm, nhóm đầu 70 xe, nhóm sau 50 xe tiến về Ordzhonikidze. Khi chỉ còn cách thành phố hơn 2 km, nhóm xe tăng Đức đi đầu đã lọt vào một "cái bẫy" có chiều rộng đến 4 km, sâu 5 km. Từ cự ly chỉ khoảng 700 đến 800 m, các trung đoàn pháo binh 136 và 1147 được điều từ Tập đoàn quân 58 đến bố trí trên các sườn núi đã nã đạn chính xác vào đội hình của cả hai nhóm xe tăng Đức, 6 xe tăng Đức bốc cháy ngay trong phút đầu tiên. Ba phút sau đó 12 xe tăng nữa bốc khói. Các xe tăng Đức tản ra để phản kích thì gặp ngay các bãi mìn chống tăng được gài sẵn hai bên đường, thêm 4 xe tăng nữa nổ tung. Mặc dù các máy bay Đức đã đánh hỏng bốn khẩu pháo của trung đoàn pháo chống tăng 1147 nhưng vẫn không đủ để cứu sư đoàn xe tăng 11 (Đức) khỏi cơn mưa đạn. 18 xe tăng Đức đi đầu đội hình có gắng vượt lên nhưng lại vấp phải tuyến hỏa lực thứ hai của Lữ đoàn xe tăng 52 và các dàn pháo phản lực Katyusha. Trong khi các trung đoàn pháo binh 136 và 1147 đang bắn phá đoàn xe tăng Đức thì pháo binh của sư đoàn bộ binh 89 chuyển làn bắn sâu vào 300 m phía sau các nhóm xe tăng Đức, buộc bộ binh Đức phải quay lui. Kết thúc trận đánh ngày 13 tháng 9, chỉ riêng sư đoàn xe tăng 11 (Đức) đã mất thêm 52 xe tăng và 10 pháo tự hành. Lữ đoàn xe tăng 52 (Liên Xô) cũng có 10 chiếc bị bắn cháy.[11]

Trên cánh trái, Quân đoàn xe tăng 3 (Đức) cũng vấp phải tuyến phòng ngự nhiều lớp trên đường vào Grozny nhưng vẫn cố tạo ra một cửa mở dù là tối thiểu để đột phá. Ngay tại lớp phòng thủ đầu tiên sư đoàn xe tăng 13 đã vấp phải đòn phản kích vào bên sườn do các sư đoàn bộ binh 176 và 417 (Liên Xô) thực hiện từ hướng sông Surzha. Từ phía Naurskaya, các sư đoàn bộ binh cận vệ 8 và 9 cũng thay nhau đột kích vào sư đoàn cơ giới SS "Wiking". Không đủ lực lượng để tiếp tục đột phá, ngày 15 tháng 9, tướng Ewald von Kleist phải ra lệnh cho toàn bộ Tập đoàn quân xe tăng 1 ngừng tấn công.[14] Vấn đề còn lại đối với tướng Ewald von Kleist là phải bịt chặt cửa mở Elkhotovo, không cho quân đội Liên Xô phát huy những thành quả mới giành được để chuyển sang thế chủ động tấn công. Để giải quyết nhiệm vụ này, tướng Kleist rút sư đoàn xe tăng 3 về Nalchik, điều sư đoàn đổ bộ đường không 5 đến các phòng thủ dưới chân núi Kavkaz ở hướng Tây Nam và rải sư đoàn bộ binh 50 cùng với sư đoàn cơ giới 16 được điều từ thảo nguyên Kalmyk về dọc theo các tuyến đường sắt từ Mozdok và từ Elkhotovo đến Prokhladny. Ngày 25 tháng 9, sư đoàn xe tăng 3 (Đức) mở cuộc phản kích và chiếm lại cửa mở Elkhotovo ngày 27 tháng 9, tạm thời chặn đứng ý đồ phản công của quân đội Liên Xô, tạo một bàn đạp thuận lợi để mở cuộc tấn công tiếp theo vào ngày 25 tháng 10 năm 1942.[11]