Мирный труд тружеников Дубовки был прерван в 1941 году Великой Отечественной войной. Жители района перестроили работу на военный лад. 25 июня 1941 года по решению РКВКП(б) был создан истребительный батальон по борьбе с парашютным десантом в количестве 200 человек. 7 июля был создан штаб народного ополчения. В октябре 1941 года на военные работы (строительство оборонительных рубежей) было отправлено 3100 подвод, 304 топора, 3350 лопат, 300 человек было выделено на сбор камня с берега Волги. Населением района было послано на фронт свыше 1000пар теплых вещей, 392 посылки с подарками. В 1941 году убран урожай на площади 65 тысяч га, сдано хлеба государству 238016 центнеров, в 1942 году – 83357 центнеров.
В годы войны 15138 дубовчан пополнили ряды Советской Армии, 6390 человек отдали жизнь за независимость нашей Родины. Удостоены высшей награды страны – орденом Ленина и медалью «Золотая звезда» Герои Советского Союза Великородный Иван Николаевич, Куликов Александр Тимофеевич, Санджиров Николай Мартьянович, Чернецов Григорий Устинович, Шаров Александр Акимович, Шишлянников Виктор Иванович, Янцев Петр Илларионович, Зубков Александр Владимирович.
Во время Сталинградской битвы 1942–1943 гг. в Дубовском районе располагался прифронтовой тыл. Порядка 10 тыс. жителей трудились на строительстве оборонительных рубежей. В дни Сталинградской битвы здесь размещались командный пункт Сталинградского фронта, штабы многих дивизий и армий. На фронт были призваны свыше 6 тыс. жителей района.
В г. Дубовка был создан штаб народного ополчения, образован батальон по борьбе с парашютными десантами. В городе находилась резервная бригада, которая подготовила несколько десятков маршевых рот и батальонов для защиты Сталинграда. Накануне Сталинградской битвы в г. Дубовка были сосредоточены резервы Советской армии для решающих ударов по немецко-фашистским войскам.
Во время Великой Отечественной войны в Дубовский район доставляли раненых в боях за Сталинград. Здесь же, в дни Сталинградской битвы работали военные госпитали. Госпитали располагались во многих школах района. Всего на территории Дубовского района базировалось 50 госпиталей. За время их работы удалось спасти многих раненных солдат. Однако были те, кто не выжил от тяжелых ранений.
В настоящее время на территории города в братских могилах захоронено 2469 человек, все захоронения госпитальные.
