Музей был возведён в 1968-1985 годах, работы по его сооружению были объявлены Всесоюзной комсомольской ударной стройкой. Комплекс заложен 2 февраля 1968 года в присутствии местных чиновников, военачальников и деятелей культуры. Авторами проекта стали главный конструктор Э.В. Темников и народный архитектор СССР В.Е. Масляев.
На этом месте в сентябре 1942 года совершила высадку 13-я гвардейская стрелковая дивизия генерал-майора А.И. Родимцева. Музей строили на контрасте с руинами мельницы Гергардта, расположенными неподалёку. Ротонда была создана из напряжённого бетона, облицованного белым известняком. Сначала открыли панораму «Разгром немецко-фашистских войск под Сталинградом», после — диорамные и Триумфальный залы музея, к 1985 году — полностью всё учреждение. Комплекс является достопримечательным местом – памятником истории и культуры регионального значения.
В 1948-1950 годах художники Московской студии батальной живописи имени М.Б. Грекова создали полотно панорамы. На ней были изображены бои за вершину Мамаева кургана в январе 1943 года. Новое полотно было создано в 1980-1982 годах — Разгром немецко-фашистских войск под Сталинградом».
Музей «Сталинградская битва» работает во все дни, кроме понедельника, с 10:00 до 17:00 в зимний период. Летом продолжительность его работы увеличивается на один час, по четвергам он открыт с 10:00 до 21:00. Проехать сюда можно троллейбусами маршрутов №№1, 8, 8А и 12, а также скоростным трамваем до остановки «Площадь Ленина».
