В предвоенные годы на Волге не было речной военной флотилии. Не планировалось формирование ее и в случае войны. В связи с неудачным для советских Вооруженных сил исходом оборонительных операций летне-осенней кампании 1941 г. — выходом немецко-фашистских войск на подступы к Сталинграду, Волга как важнейшая транспортная артерия страны и стратегическая водная коммуникация советских фронтов от Балтийского до Каспийского морей, оказалась под угрозой. Остро встал вопрос о необходимости создания Волжской флотилии. Для отражения наступления немцев был срочно сформирован сводный батальон морской пехоты, в состав которого вошли моряки Волжской военной флотилии.
Моряки Волжской военной флотилии до подхода регулярных частей удерживали фронт в районе Тракторного завода и не давали немецким войскам овладеть Сталинградом. Памятник морякам сводного батальона Волжской военной флотилии находится в пос. Водстрой. Памятник построен в 1959 г. по типовому проекту с применением мраморной крошки, в настоящее время представляет собой многоступенчатый постамент с обелиском и надгробной плитой.
Волжская военная флотилия была создана 23 октября 1941 года в соответствии с приказом Народного комиссара Военно-Морского Флота. Флотилия создавалась на базе , который, в свою очередь, был создан 16 июля 1941 года. На момент начало Великой Отечественной войны в Советском Союзе существовало несколько речных военных флотилий (Пинская, Днепровская, Амурская), которые имели планы развёртывания, мобилизации и других мероприятий, необходимых для участия в военных действиях. Предвоенные планы не предусматривали создания военной флотилии в бассейне реки Волги. Это было связано расположением бассейна в глубоком тылу. Однако катастрофический ход войны в кампанию 1941 года потребовал изменения предвоенных планов советского командования.6 ноября 1941 года была определена структура флотилии, её организация, состав и места базирования. К 1 апреля 1942 года флотилия должна была состоять из шести бригад речных кораблей (БРК), включавших 54 канонерских лодок, 30 бронекатеров, 90 катеров-тральщиков и сторожевых катеров, 60 катеров-морских охотников, 6 авиаотрядов (всего 36 самолётов), 6 дивизионов торпедных катеров и 6 отдельных батальонов морской пехоты. Такая структура отражала обстановку на советско-германском фронте на момент принятия. Предполагалось использование сил флотилии на нескольких операционных направлениях на пространстве от Астрахани до Калинина. Успехи Красной армии под Москвой и результаты зимней кампании ослабили внимание советского руководства к формированию флотилии. На 1 апреля 1942 года состояла из 20 канонерских лодок, 20 бронекатеров, 10 катеров-тральщиков, двух плавучих батарей. Такой некомплект был связан с постановлением Государственного Комитета Обороны от 21 января 1942 года, приостанавливавшего мобилизацию гражданских судов. Корабли, которыми располагала флотилия, входили в состав 1-й, 2-й и 3-й бригад речных кораблей (БРК).
Весной 1942 года из состава Волжской военной флотилии в состав Онежской военной флотилии было передано значительное количество кораблей: 13 канонерских лодок и 8 бронекатеров. В связи с этим 3-я бригада речных кораблей была расформирована. Одновременно началось создание (ОБТ).
На начало лета 1942 года Волжская флотилия состояла из 1-й БРК (дивизион канонерских лодок, дивизион бронекатеров, отряд сторожевых катеров, отряд полуглиссеров и батальон морской пехоты), 2-й БРК (дивизион канонерских лодок, дивизион плавучих 152-мм батарей, отряд бронекатеров, отряд полуглиссеров и батальон морской пехоты) и Отдельной бригады траления. Хуже всего дело обстояло с ОБТ, которая была не полностью укомплектована катерами-тральщиками. Некомплект сил объяснялся задержкой передачи и переоборудования гражданских судов в состав флотилии.
Личный состав флотилии формировался из трёх контингентов. Командный состав флотилии состоял из опытных моряков, имевших опыт боёв 1941 года в составе Пинской и Днепровской речных флотилий. Среди офицеров встречались участники боевых действий на Дальнем Востоке. Экипажи судов в большом числе состояли из опытных речников-волгарей, мобилизованных на флот вместе со своими судами. Кроме этого, к службе во флотилии привлекались военнослужащие без флотского опыта, но имевшие военные специальности (зенитчики, пулемётчики и тд). Несмотря на трудности, к началу летней кампании 1942 года Волжская военная флотилия была готова принять активное участие в боевых действиях и обеспечении судоходства на Волге. 14 июля 1942 года директивой Народного комиссара ВМФ началось боевое развёртывание сил флотилии. В соответствии с директивой 1-я и 2-я БРК должны были действовать на участке Волги Сталинград — Саратов. Отдельная бригада траления должна была ускорить завершение формирования и обеспечить противоминную оборону судоходства на участке Астрахань — Саратов. К 22 июля диспозиция сил флотилии выглядела следующим образом: 1-я бригада речных кораблей действовала в районе Саратова, 2-я БРК сосредотачивалась в районе Красноармейска, Отдельная бригада траления разворачивалась в Сталинграде. Штаб и командный пункт флотилии были размещены Сталинграде, а тыловые базы располагались в Камышине и Владимировке.
24 июля 1942 года флотилия была оперативно подчинена Сталинградскому фронту, а 5 августа Военным советом Сталинградского фронта был утверждён план оперативного развёртывания сил флотилии, который был откорректирован в связи с прорывом частей , к Волге севернее Сталинграда.
В навигацию 1943 года основной деятельностью флотилии была борьба с минами, устанавливаемыми на волжских фарватерах немецкой авиацией. В соответствии с этим увеличивалось количество траловых судов: на траление в начале апреля вышло 27 тральщиков, к концу апреля их было уже 57, на 1 июля насчитывалось 165 тральщиков и 209 различных тралов, на 1 сентября тральщиков было 213, а тралов 317.
Со второй половины 1943 года Волжская флотилия стала своеобразным донором для вновь формируемых флотилий на Азовском море, Днепре и Чудском озере. Осенью 240 бронекатеров, тральщиков, миномётных, сторожевых и других катеров было переправлено железнодорожным транспортом к новым местам службы. 75 судов было возвращено в гражданский флот прежним операторам. К 18 октября в составе флотилии числилось 6 канонерских лодок, 80 тральщиков, 13 сторожевых катеров, 5 миномётных катеров, 35 полуглиссеров, 2 плавучие батареи, 5 штабных кораблей, 30 буксировщиков тралбарж. 3-я и 4-я БРК были расформированы. 1-я и 2-я бригады траления были сильно сокращены. Из оставшихся кораблей были созданы отдельный дивизион канонерских лодок и отдельный отряд полуглиссеров.
