17 июля 1942 года со Сталинградской стратегической оборонительной операции начался первый (оборонительный) этап битвы. Он продолжался до 18 ноября 1942 года. Операция проводилась войсками Сталинградского, Юго-Восточного фронтов при содействии сил Волжской военной флотилии. В ходе боевых действий в состав советских войск были дополнительно введены управление Юго-Восточного фронта, пять управлений общевойсковых армий и два управления танковых армий, 56 дивизий и 33 бригады.
В ожесточённых оборонительных боях, развернувшихся в большой излучине Дона, а затем в районе Сталинграда и в самом городе была сокрушена наступательная мощь врага и обезврежена главная ударная группировка немецкой армии на южном крыле советско-германского фронта. Также были подготовлены условия для перехода советских войск в решительное контрнаступление.
19 ноября 1942 года начался второй период битвы – Сталинградская стратегическая наступательная операция, которая закончилась 2 февраля 1943 года. Операция проводилась войсками Юго-Западного, Донского и Сталинградского фронтов при содействии сил Волжской военной флотилии. В ее ходе советские войска окружили и уничтожили главные силы 4-й танковой и 6-й полевой немецких армий, разгромили 3-ю и 4-ю румынские и 8-ю итальянскую армии. Потери противника составили свыше 800 тысяч человек, было взято в плен свыше 91 тысячи человек, в том числе две с половиной тысячи офицеров и 24 генерала.
Победа советских войск в Сталинградской битве стала переломным этапом в ходе Второй мировой войны. В ее результате советская армия вырвала у противника стратегическую инициативу и удерживала её до конца войны.
В ознаменование подвига героев Сталинградской битвы на Мамаевом кургане в 1963-1967 годах был сооружён мемориальный комплекс.