До возникновения Царицына в устье реки Царицы существовало поселение Золотой Орды, которое контролировало переправу через реку Итиль (Волга) и путь в столицу Сарай-Берке (Царёв).

Русская православная церковь была учреждена в 1261 году в Сарае, столице Золотой Орды. В 1454 году кафедра была переведена в Москву, на Крутицкое подворье.

Сарайская епархия включала всю южную Россию между Волгой и Днепром. Первым епископом Сарайским стал святитель Митрофан, в управлении которого находилась также Переяславская епархия.

Первое название города, Царицын, впервые было упомянуто английским путешественником Христофором Бэрро в 1579 году, но относилось не к городу, а к острову на Волге. Происхождение названия обычно возводят к тюркскому «сары-су» (жёлтая вода), «сары-син» (жёлтый остров) или к названию старого хазарского города Сарацин, уничтоженного разливом реки. Датой основания города принято считать 2 июля 1589 года, когда название Царицынской крепости впервые было упомянуто в царской грамоте, однако раскопки показали, что первобытные поселения на этом месте существовали задолго до образования русского государства. Крепость располагалась несколько выше впадения в Волгу реки Царицы на высоком правом берегу. Поселение было расположено на месте переправы через реку Итиль (ныне Волга) и пересечении многих торговых путей, в том числе и главного Великого Шелкового пути из Китая в Европу.

В 1607 году в крепости было восстание против царских войск, подавленное через полгода. В 1608 году в городе появилась первая каменная церковь — Иоанна Предтечи.

В начале XVII века гарнизон крепости составлял 350—400 человек.

В 1670 году крепость была взята войсками Степана Разина, через месяц покинувшими её.

В 1691 году в Царицыне учреждена таможня.

В годы правления Петра I была предпринята попытка строительства Волго-Донского канала. По плану канал должен был быть прорыт между притоками Волги и Дона, Камышинкой и Иловлей. Начало работ пришлось на 1697 год. Ими руководил иностранный «специалист» Иоганн Бреккель. Вовремя осознав неудачу начинания, он попросту сбежал из России. Стройку продолжил английский инженер Перри. Однако в 1701 году внимание Петра I отвлекла Северная война со Швецией. Финансирование было приостановлено.

В 1708 году Царицын приписан к Казанской губернии, в 1719 году — к Астраханской, с 1779 года в Саратовском наместничестве.

В 1808 г. Царицын назначен первый медицинский работник Ульяна Андреева — выпускница Петербурского повивального института на работу главного акушера провинциального города.

В 1857 году согласно указа Александра II «О создании в России сети железных дорог» группой инженеров путейцев под руководством генерала-майора П. П. Мельникова была спроектирована и построена П. И. Губониным в 1862 году Волго-Донская железная дорога. В 1814 году в г. Царицын соооружена первая перевалочная товарная пристань. В 1818 году появился первый буксирный пароход. В 1848 году началось движение буксирного флота. В 1857 году открылось регулярное пароходное пассажирское движение от низов р. Волга до и через г. Царицын в г. Н.Новгород. Максим Горький в 1889 году время работал весовщиком на станции Крутая (позднее — Воропоново, им. Максима Горького — посёлок Горьковский). Впоследствии Горький написал об этом в своих ранних рассказах. Первый театр открылся в 1872 году, а кинотеатр — в 1907 году. В 1880 году в уездном г. Царицын закончилось возведение Центральной волжской набережной с благоустроенными бульварами, лестницами и пристанями, сложился торговый центр города. Украшением города стал жилой городок бр. Нобиле с электроосвещением террритории(1884), телефонами в конторе и в мастерских нефтезавода, фонтанами, поливными газонами и цветниками. На заводе у Нобиле работал известный русский инженер-изобретатель В. Г. Шухов, открывший революционный для того времени способ перемещения мазута в трубопроводах с подогревом. В 1885 году вышла первая городская газета. В 1890 году был открыт первый городской водопровод для всего населения, построенный фирмой бр. Бромлей. В 1913 году в Царицыне появились электростанция, трамвай, асфальт, а в центре были установлены первые электрические фонари. На средства купца Репникова был построен Дом науки и искусства, позднее драматический театр им. М. Горького. В 1916 году в городе на улице появился первый автомобиль «Форд-Паккард» — собственность купца Я. Себрякова.

В 1897 построен металлургический завод Дюмо, принадлежащий французским предпринимателям.

Во время гражданской войны в ноябре 1917 года в Царицыне была провозглашена Советская власть. В 1918 году Царицын был осаждён белыми войсками атамана Краснова. Три штурма были отбиты. Однако в июне 1919 года Царицын был взят войсками генерала Деникина, оставившими город в январе 1920 году. После взятия красными города Царицына, 2,5 тыс. из зажиточных купеческих семейных фамилий и знаменитых жителей были расстреляны и затоплены на барже в р. Волга.

Люфтваффе проводит бомбардировку жилых районов Сталинграда, октябрь 1942 года

Наиболее серьёзным потрясением в истории города стала Великая Отечественная война. Сталинградская битва началась 17 июля 1942 года. А 23 августа массированная немецкая бомбардировка разрушила город, убив более 40 тысяч человек, уничтожила более половины жилого фонда довоенного Сталинграда, превратив тем самым город в громадную территорию, покрытую горящими руинами.

Согласно воспоминаний свидетелей — городских жителей, город подвергался ежедневным налетам до 400 рейдов самолетов бомбардировочной авиации до конца сентября и ежедневным планомерным минометным обстрелам городской территории по кварталам, обрекая гражданское городское население на полную гибель.

Сражение за Сталинград является одним из самых крупных сражений в истории Второй мировой войны и всего человечества. В

Сталинграде наблюдались бои невиданной интенсивности. Например, центральный вокзал города переходил из рук в руки 13 раз, а знаменитый Мамаев курган (одна из высот Волгограда) был захвачен и снова отбит 8 раз. Из-за интенсивности боёв курган изменил свои очертания. Всё же, наступающим войскам вермахта не удалось сломить сопротивление защитников города. 19 ноября началось контрнаступление советских войск, вскоре немецко-фашистская группировка оказалась в окружении. 31 января 1943 года её командующий генерал-фельдмаршал Паулюс сдался в плен, а 2 февраля, с ликвидацией остатков окружённой группировки, Сталинградская битва была окончена. Началось восстановление города. Ковентри и Сталинград в 1944 году стали первыми породнившимся городами. Оба города подверглись жесточайшим бомбардировкам со стороны Люфтваффе. Это положило начало мировому движению породнённых городов.

Общепринятое мнение, согласно которому Сталинград практически полностью был разрушен, неверно — после войны в городе сохранилось большое количество зданий царицынской постройки, многие здания подлежали восстановлению. Многие здания были разрушены уже при восстановлении города, некоторые утеряны позднее.

10 ноября 1961 года город Сталинград по решению XXII съезда КПСС в рамках десталинизации был переименован в Волгоград. Снесены и уничтожены все памятники И. В. Сталину.

В мае 1963 года, в рамках поездки по Советскому Союзу, город с визитом посетил Фидель Кастро.

8 мая 1965 года — Волгограду присвоено звание «Город-герой».

22 марта 1970 г. — Открылся вновь Волгоградский театр юного зрителя.

1 сентября 1980 г. — Состоялось торжественное открытие Волгоградского государственного университета.

20 сентября 1987 г. — Впервые проведён общегородской праздник — День города Волгограда.

16 ноября 1987 г. — Состоялась церемония вручения Волгограду Почётного диплома ООН и присвоении городу звания «Посланец мира».

3 мая 1989 г. — В Волгограде родился миллионный житель. Волгоград стал двадцать четвёртым по счету городом-миллионником в СССР.

2-3 сентября 1989 г. — Волгоград отпраздновал своё 400-летие. С этого года отмечать в первые выходные дни сентября «День города» стало традицией.

1998 — Волгоград выбыл из числа городов-миллионников по данным текущего статистического учёта.

2002 — Волгоград повторно вошёл в число городов-миллионников по данным Всероссийской переписи населения.

2004 — Волгоград вновь перестал быть городом-миллионником по данным текущего статистического учёта.

2010 — Волгоград повторно вошёл в число городов-миллионников по данным Всероссийской переписи населения.

День города традиционно отмечается в Волгограде в первое воскресенье сентября. Предшествующая неделя обычно насыщена торжественными мероприятиями: это большие концерты, городской карнавал с праздничным шествием, салют, ярмарка и другие события.