Za dob Stalinovy vlády se stal Volgograd důležitým přístavem. Bylo zde překládáno zboží z vlaků na lodě a naopak. V době 2. světové války mělo město značný strategický význam, umocněný navíc symbolikou jeho jména. Mezi 21. srpnem a listopadem 1942 město dobývala německá vojska a téměř celé je obsadila. Při německém bombardování Stalingradu v prvních dnech útoku zahynulo přes 40 000 civilistů. Pak však byla německá 6. armáda obklíčena, a do 2. února 1943 zničena anebo zajata. Bitva o Stalingrad, kterou nakonec vyhrála Rudá armáda, je považována za bod obratu v bojích na východní frontě. Za dobu bitvy padlo nebo bylo zraněno téměř 2 miliony lidí na obou stranách; celé město bylo totálně zničeno. Po skončení války, roku 1945 dostal Volgograd titul Město-hrdina a ocenil jej také britský král Jiří VI.