3 зал - Стойкость, мужество и героизм в боях на ближних и дальних подступах к городу
Главная витрина повествует о подвиге группы воинов 40-й гвардейской стрелковой дивизии под командованием младшего лейтенанта В.Д. Кочеткова. 15-18 августа 1942 года в районе станицы Сиротинской они отражали натиск превосходящих сил противника. Гвардейцы отбили семь атак вражеской пехоты и танков. Об этих событиях рассказывают фотографии, документы, фронтовые рисунки.

Примером героизма для рядовых служили командиры. В экспозиции представлена шинель генерал-майора В.А Глазкова, командира 35-й гвардейской стрелковой дивизии. 8 сентября 1942 года командный пункт дивизии был обстрелян противником. В.А. Глазков был дважды ранен, но продолжал руководить боем. При попытке вывезти генерала в тыл, на левый берег Волги, он и четыре сопровождающих его бойца погибли. На шинели генерала насчитывается более 160 осколочных и пулевых пробоин. За личное мужество генерал-майор В.А. Глазков посмертно был награждён орденом Ленина.

В центре зала – открытая витрина, напоминающая окоп с фрагментами вооружения погибших советских воинов.

4 зал - Уличные бои в Сталинграде

Экспозиция зала рассказывает об уличных боях в период с 13 сентября по 19 ноября 1942 г. Центральное место в зале занимает 30-метровый макет разрушенного города. Экспонаты зала показывают бои в районе железнодорожного вокзала Сталинград I, на площади 9 Января, Мамаевом кургане (62-я армия), в районе балки Купоросной, за высоту 145,5 (Лысая гора) (64-я армия). В уцелевших зданиях защитники Сталинграда создавали узлы сопротивления. Ярким примером героизма стал Дом Павлова. Фотографии и экспонаты музея рассказывают о героической обороне этого здания. В экспозиции также находятся знаменитые реликвии: снайперская винтовка В.Г. Зайцева, из которой отважный воин уничтожил около 300 вражеских солдат и офицеров; паспорт военврача И. Пономаренко, где он сделал надпись собственной кровью; орден Отечественной войны I-й степени М. Паникахи, который ценой своей жизни поджёг вражеский танк.

Отдельный раздел экспозиции посвящается Волжской военной флотилии, которой командовал контр-адмирал Д.Д. Рогачёв.

В этом зале также можно узнать о легендарной 138-й дивизии И.И. Людникова. Отрезанная со всех сторон от наших частей и прижатая к Волге, она 42 дня отражала натиск четырех вражеских дивизий. Рядом можно видеть и вооружение штурмовых групп. Документы и фотографии рассказывают об этих уникальных боевых формированиях. Об угрозе, нависшей над городом, и тяжести боев этого периода свидетельствует интереснейший экспонат музея – литографский камень для печатания листовок, заранее изготовленный гитлеровцами. На камне надпись: «Сталинград пал! Москва – голова Советского Союза, Сталинград – его сердце». Но ни одна листовка такого содержания так и не была напечатана. Город продолжал сражаться.

Отдельный раздел экспозиции зала отражает трагедию и мужество гражданского населения города.