Командуя сначала 64-й, а затем 62-й армиями он не допустил дальнейшего продвижения фашистских войск на восток. 12 сентября 1942 году ему была поставлена боевая задача отстоять город. Чуйков справился. Лично принимал участие в боях, не раз сам летал в разведку при подготовке боевых операций.
Во время одного из таких вылетов самолет У-2, в котором находился генерал, был атакован немецким пилотом. На У-2 не было вооружения и ему пришлось маневрировать, уходя от вражеских атак. В итоге самолёт столкнулся с землёй и развалился. Только чудом лётчик и Василий Чуйков остались живы.
Во время боев за Сталинград Василий Чуйков ввёл тактику ближнего боя. Ему приписывается создание первых мобильных штурмовых групп. Они состояли максимум из 50 человек, в их состав входили снайперы, саперы, химики, инженеры. Большое внимание уделял проявлению личной инициативы каждым солдатом, он настаивал на том, что Сталинград не может быть сдан до той минуты, пока хоть один советский солдат жив.
Чуйков взял на себя смелость отойти от шаблонных схем в военном искусстве и победил. 4 мая 1970 года за особые заслуги, которые были проявлены им в дни обороны города и разгрома немецко-фашистских войск под Сталинградом, Чуйкову было присвоено звание «Почетный гражданин города-героя Волгограда». Согласно составленному маршалом завещанию он был похоронен в Волгограде на знаменитом Мамаевом кургане у подножья величественного монумента «Родина-мать».
