19 ноября 1942 г. началась операция "УРАН" - стратегическое наступление советских войск под Сталинградом
Наступление войск Юго-Западного и правого крыла Донского фронтов началось утром 19 ноября после мощной артподготовки. Войска 5-й танковой армий прорвали оборону 3-й румынской армии. Немецкие войска сильной контратакой попытались остановить советские войска, но были разгромлены введёнными в сражение 1-м и 26-м танковыми корпусами, передовые части которых вышли в оперативную глубину, продвигаясь в район Калача. 20 ноября в наступление перешла ударная группировка Сталинградского фронта. Утром 23 ноября передовые части 26-го танкового корпуса овладели Калачом. 23 ноября войска 4-го танкового корпуса Юго-Западного фронта и 4-го механизированного корпуса Сталинградского фронта встретились в районе хутора Советский, замкнув кольцо окружения сталинградской группировки противника в междуречье Волги и Дона. В окружении оказались 6-я и основные силы 4-й танковой армий — 22 дивизии и 160 отдельных частей общей численностью 330 тыс. человек.
8 января 1943 года советское командование предъявило командованию окружённых войск ультиматум о капитуляции, но оно по приказу Гитлера отклонило его. 10 января началась ликвидация Сталинградского котла силами Донского фронта (операция «Кольцо»). В это время численность окружённых войск ещё составляла около 250 тысяч, численность войск Донского фронта составляла 212 тыс. Враг упорно сопротивлялся, но советские войска продвигались вперёд и 26 января рассекли группировку на две части — южную в центре города и северную в районе тракторного завода и завода «Баррикады». 31 января была ликвидирована южная группа, её остатки во главе с Паулюсом сдались в плен. 2 февраля было покончено с северной группой. На этом Сталинградская битва завершилась.
Победу под Сталинградом ковали все советские люди, но особенно важную роль в ней сыграли непосредственно граничащие со Сталинградом области, в частности, Саратовская. Достаточно сказать, что в боях за город сражалось несколько частей и соединений саратовского формирования, например, 1103-й пушечный артиллерийский полк. Эта часть входила в состав 62–й армии, начальником штаба которой был Николай Иванович Крылов - наш земляк, дважды Герой Советского Союза. Материалы о нем представлены в экспозиции «Трагедия и подвиг. Век XX». В составе 62–й армии в боях за Сталинград сражался и Лев Ильич Власов, родившийся в Балашовском районе Саратовской области. Личные документы и фотографии лейтенанта Л.И.Власова - командира отделения 2-го погранотряда также можно увидеть в экспозиции музея.
Тысячи уроженцев Саратовской области сражались на различных участках Сталинградского фронта. Пятеро саратовцев были удостоены звания Героев Советского Союза в ходе Сталинградской битвы. Документы некоторых из них представлены в экспозиции: Илья Макарович Каплунов – Гвардии рядовой, бронебойщик 260-го Гвардейского стрелкового полка, Алексей Иванович Хользунов - Гвардии лейтенант, заместитель командира эскадрильи 32-го Гвардейского истребительного авиаполка. Ожесточённый характер уличных боёв в Сталинграде наглядно демонстрирует диорама «Бой в городе», которую можно увидеть на подиуме. Рядом представлен эрзац-валенок. Подобные тёплые вещи поставлялись окружённым немецким войскам под Сталинградом.
Двести дней и ночей на берегах Дона и Волги, а затем у стен Сталинграда и непосредственно в самом городе продолжалась эта ожесточенная битва. Она развернулась на огромной территории площадью около 100 тыс. кв. км при протяженности фронта от 400 до 850 км. Участвовало в этой грандиозной битве с обеих сторон на разных этапах боевых действий свыше 2,1 млн человек. По целям, размаху и напряженности боевых действий Сталинградская битва превзошла все предшествующие ей сражения мировой истории.