Die Stadt wurde 1589 als Festung gegründet, die Russland vor den Nomaden aus dem Süden schützen sollte. Die ursprüngliche Bezeichnung der Stadt ist Zarizyn (Царицын), aus dem Tatarischen sari tschin (gelber Sand) abgeleitet. Die Stadt wurde zweimal von aufständischen Kosaken eingenommen, 1670 unter Stenka Rasin und 1774 unter Jemeljan Pugatschow. Mitte des 19. Jahrhunderts wurde Zarizyn zu einem wichtigen Handelszentrum, vor allem als Zentrum der Ölförderung aus Baku (Aserbaidschan). Im Bürgerkrieg 1917-1920 gab es hier erbitterte Kämpfe, denn die Stadt befand sich an der Kreuzung der Transportwege von Lebensmitteln vom Süden des Landes nach Moskau und Petrograd.
1925 wurde sie in Stalingrad (Stalinstadt) umbenannt. 1942-1943 wurde die Stadt in der Schlacht von Stalingrad vollständig zerstört. Der Wiederaufbau begann gleich nach ihrer Befreiung 1943. Im Rahmen der Entstalinisierung wurde der Name 1961 in Wolgograd geändert. In jüngster Zeit mehren sich (nationalistische) Stimmen, die Stadt wieder in Stalingrad umzubenennen, um auf die historische Dimension der Ereignisse von 1943 hinzuweisen.