Ранним утром 16 сентября после мощной артиллерийской подготовки одновременно возобновили наступление войска 60-й армии, сражавшейся с гитлеровцами в районе Воронежа на северных рубежах города и его окрестностей, и 40-й армии, части и соединения которой бились с врагом на улицах Воронежа и южных окраинах города. Однако второй день наступления не принёс большого успеха советским воинам.
Тем же утром воины 6-й армии Воронежского фронта силой до батальона пехоты при поддержке 14 танков вышли из леса возле села Титчиха и от высоты с отметкой 195,6 двинулись к южной окраине села Сторожевое. Здесь завязался бой с гитлеровцами, однако части и соединения 24-го немецкого механизированного корпуса отбросили советских воинов на исходные позиции, подбив более десятка танков.
Трагически завершилось наступление войск 38-й армии. Передовая группа 16 сентября прорвавлась в Ольховатку, но была окружена гитлеровцами и почти полностью уничтожена.
16 сентября в историю Воронежа было вписано имя заместителя командира батальона 333-го стрелкового полка 6-й стрелковой дивизии старшего лейтенанта Георгия Люлина, который вёл бойцов в атаку на укреплённые позиции гитлеровцев на Чижовке, своими бесстрашием и отвагой увлекая батальон за собой. В критический момент боя он прорвался далеко вперёд и на здании кирпичного завода водрузил Красное знамя. Погибший в этом бою и похороненный на месте боя во дворе кирпичного завода, отважный офицер был посмертно награждён орденом Ленина. А в послевоенное время его останки в числе более 10 тысяч воинов из многочисленных захоронений на Чижовском плацдарме были перенесены в братскую могилу № 1 (мемориал «Чижовский плацдарм»), и тогда же имя героя было увековечено в названии переулка, расположенного в местах былых боёв в Ленинском районе.
Вечером 16 сентября Совинформбюро сообщало: «Южнее Воронежа бойцы Н-ской части отбили атаку противника и уничтожили 3 немецких танка. На другом участке за два дня боевых действий одна наша часть захватила у немцев 2 орудия, 3 миномёта, 45 пулемётов, более 200 винтовок и 14 автомашин. За это же время уничтожено до 500 солдат и офицеров противника».
