Поздней осенью 1942 года, когда в Сталинграде еще вовсю шли бои, руководством города совместно с военным командованием было принято решение о необходимости создания музея военной памяти. С того момента стали бережно собираться все исторические свидетельства, реликвии и артефакты, имеющие отношение к Сталинградской битве. Это позволило уже осенью 1948 года открыть в Сталинграде первый военно-исторический музей. Но прошло еще сорок лет, прежде чем он обрел современное название и получил место постоянного размещения, построенное специально для фондохранилища, выставочных залов и панорамы. Панорамой называется масштабное круговое полотно, на переднем плане которого используются подлинные или бутафорские предметы, относящиеся к сюжету картины. Самая большая в России и одна из самых больших в мире панорама "Разгром немецко-фашистских войск под Сталинградом" находится в Волгограде, на верхнем этаже-ротонде музея. На полотне размером почти 2000 кв.м. изображен один день из Сталинградского сражения, 26 января 1943 года, важнейшая веха в операции «Кольцо». В этот день 62-я и 21-я армии Донского фронта соединились у Мамаева кургана, после чего выбили противника с основной стратегической высоты.

Полотно два года расписывали семеро художников, которые до этого уже оформляли диораму «Бородинское сражение». Был проделан огромный подготовительный этап. Сфотографирована и зарисована вся местность в районе Мамаева кургана, сделаны сотни набросков фигур, для которых позировали солдаты из ближайшей части. Вся техника – автомобили, самолеты, вооружение - была зарисована с настоящей. В ходе работ один художник-фронтовик умер, не выдержало сердце. Детальность и достоверность полотна такая, что поначалу от посетителей к смотрителям музея неоднократно шли обращения с просьбой вызвать пожарных, потому что «там одно бревно тлеет, сейчас загорится». Бревно было бутафорским, просто художник, кроме красок, использовал толченое стекло от елочных игрушек. Ну, и, конечно, свое мастерство и талант.

Кроме здания музея экспозиция разместилась и на улице: с одной стороны – мемориал в честь военных железнодорожников «Воинский эшелон», с другой – коллекция военной техники.