С января 1942 года был помощником начальника оперативного отделения штаба 29-й стрелковой дивизии Среднеазиатского военного округа (дивизия формировалась в Акмолинске), в июле назначен начальником оперативного отделения. 16 июля дивизия прибыла на Сталинградский фронт, а уже 21 июля вступила в бой в составе передовых отрядов 64-й армии. В рядах дивизии прошёл всю Сталинградскую битву, начиная от оборонительных боёв под Цимлянской и августовских контрударов на Дону, до многомесячной обороны южнее Сталинграда, контрнаступления и ликвидации окруженной 6-й немецкой армии. В январе 1943 года капитан Баталов назначен командиром 229-го стрелкового полка этой дивизии. За героизм в Сталинградской битве армия, дивизия и полк стали гвардейскими (приказ народного комиссара обороны СССР от 1 марта 1943 года), получив соответственно наименования 7-я гвардейская армия, 72-я гвардейская стрелковая дивизия и 229-й гвардейский стрелковый полк. В этом составе Г. М. Баталов воевал и далее.