苏德战争（蓝色行动）期间，这里是著名蓝色行动（1942年6月28日—11月18日）以及包括天王星行动（1942年11月19日—11月22日）、土星行动（1942年12月12日—1943年2月19日）（总共是1942年6月28日—1943年2月19日）的斯大林格勒保卫战的战场。纳粹德国在1941年7月7日—9月26日的基辅防御战役之后占领左岸乌克兰，之后俄罗斯南部的斯大林格勒成了苏联中央地区通向南方重要经济区域的咽喉，战略地位十分重要，加上这座城市是以当时苏联的最高领袖命名的，因此斯大林格勒的得失对战局和人心都会产生巨大的影响。战争中24万余纳粹德国德意志国防军陆军及其罗马尼亚王国盟友的士兵和47.87万人苏联红军阵亡，平民伤亡不计其数。斯大林格勒全市90%的建筑被毁，但纳粹德国国防军陆军只是占领了这里二个月。1943年3月之后苏联迅速重建斯大林格勒。1945年斯大林格勒和其他三座城市（列宁格勒、塞瓦斯托波尔和敖德萨）成为第一批“英雄城市”。