Сталинградский фронт I формирования образован 12 июля 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК № 994110 от 12 июля 1942 г. на базе упраздненного Юго-Западного фронта (полевое управление фронта, 8-я и 21-я армии), а так же переданных из резерва Ставки ВГК 62-й, 63-й и 64-й армий.
В последующем в него входили 24-я, 28-я, 38-я, 51-я, 57-я и 66-я армии, 1-я гвардейская, 1-я и 4-я танковые армии, 16-я воздушная армия. В оперативном подчинении фронта находились Волжская военная флотилия и Сталинградский корпусной район ПВО.
В связи с прорывом немецкими войсками советского фронта на юго-западном направлении Сталинградский фронт получил задачу остановить противника, не допустить его к Волге, прочно оборонять рубеж по реке Дон — от Павловска до станицы Клетской и далее по линии Клетская, Суровикино, Суворовский, Верхнекурмоярская.
17 июля 1942 г. авангарды 6-й немецкой армии встретились с передовыми отрядами 62-й и 64-й армий, выдвинутыми по указанию Ставки на дальние подступы к Сталинграду.
Бои передовых отрядов явились началом Сталинградской битвы (17 июля 1942 г. - 2 февраля 1943 г.). После 6 дней боев на этом рубеже противник вынужден был развернуть часть главных сил 6-й армии в боевой порядок, а через 2 недели переориентировать с кавказского направления на сталинградское 4-ю танковую армию.
В связи с большим увеличением протяженности полосы обороны (около 800 км) 7 августа 1942 г. фронт был разделен на два фонта — Сталинградский (21-я, 62-й и 63-й армии, 4-я танковая армия и 16-я воздушная армия) и Юго-Восточный. Однако уже 10 августа Сталинградский фронт был подчинен командующему войсками Юго-Восточного фронта.
Директивой от 28 сентября 1942 г. Ставка ВГК № 994209 упразднила единое командование Юго-Восточного и Сталинградского фронтов и 30 сентября 1942 г. переименовала Сталинградский фронт в Донской фронт, а Юго-Восточный — в Сталинградский.
Сталинградский фронт II формирования образован 30 сентября 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК № 994209 от 28 сентября 1942 г. в составе 28-й, 51-й, 57-й, 62-й, 64-й армий, 8-й воздушной армии; с декабря в ее состав вошли также 5-я ударная и 2-я гвардейская армии.
В оборонительном сражении (17 июля - 18 ноября 1942 г.) войска Сталинградского фронта во взаимодействии с войсками Юго-Восточного и Донского фронтов истощили наступательные возможности противника и создали предпосылки для проведения стратегического контрнаступления советскими войсками.
В ходе Сталинградской наступательной операции (19 ноября 1942 г. - 2 февраля 1943 г.) 20 ноября 1942 г. войска Сталинградского фронта перешли в наступление и 23 ноября во взаимодействии с войсками Юго-Западного фронта окружили вражескую группировку в междуречье Волги и Дона. С 12 по 30 декабря войска фронта провели Котельниковскую операцию 1942 г., в результате которой отразили попытку противника деблокировать окруженные под Сталинградом войска и разгромили его котельниковскую группировку.
Фронт упразднен 31 декабря 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК № 170720 от 30 декабря 1942 г., а на его базе был образован Южный фронт.