Сформирована 10 июля 1942 г. (директива Ставки ВГК от 9 июля 1942 г.) на базе 7-й резервной армии с непосредственным подчинением Ставки ВГК. Первоначально в нее входили 33-я гвардейская, 147, 181, 184, 192 и 196-я стрелковые дивизии, 121-я танковая бригада, ряд артиллерийских и других частей. 12 июля включена во вновь созданный Сталинградский фронт. В начале оборонительного сражения на подступах к Сталинграду силами передовых отрядов армия вела упорные бои с авангардами немецкой 6-й армии на рубеже р. Чир. С 23 июля главными силами отражала ожесточенные атаки противника на оборонительном рубеже Клетская, севернее Суровикино. Под ударами численно превосходящих сил противника войска 62-й армии вынуждены были отойти на левый берег Дона. К середине августа они закрепились на позициях по внешнему оборонительному обводу Сталинграда от Вертячего до Ляпичева и продолжали вести упорные бои. После прорыва противником внешнего обвода и выхода его войск к Волге севернее Сталинграда армия 30 августа была передана Юго-Восточному (с 30 сентября Сталинградский фронт 2-го формирования) фронту. По решению командующего войсками фронта ее основные силы к 31 августа отошли на средний, а 2 сентября на внутренний оборонительный обводы Сталинграда и закрепились на рубеже Рынок, Орловка, Гумрак, Песчанка. С 13 сентября войска армии в течение более двух месяцев вели оборонительные бои. К концу оборонительной операции они удерживали район севернее тракторного завода, Нижний поселок завода «Баррикады», отдельные цехи завода «Красный Октябрь» и несколько кварталов в центре города.

С началом Сталинградской стратегической наступательной операции армия продолжала вести бои в Сталинграде, сковывая силы противника, и одновременно готовилась к переходу в наступление. 1 января 1943 г. передана Донскому фронту и в его составе участвовала в операции по ликвидации окруженной под Сталинградом группировки немецких войск. После завершения Сталинградской битвы с 6 февраля входила в группу войск под командованием генерал-лейтенанта К.П. Трубникова (с 27 февраля Сталинградская группа войск), находившуюся в резерве Ставки ВГК. В марте-апреле в составе Юго-Западного фронта (с 20 марта) участвовала в строительстве фронтового оборонительного рубежа на левом берегу Оскола.

5 мая 1943 г. 62-я армия была преобразована в 8-ю гвардейскую армию.

Командующие: генерал-майор Колпакчи В.Я. (июль-август 1942 г.); генерал-лейтенант Лопатин А.И. (август-сентябрь 1942 г.); генерал-майор Крылов Н.И. (сентябрь 1942 г.); генерал-лейтенант Чуйков В.И. (сентябрь 1942 г. — апрель 1943 г.).

Члены Военного совета: дивизионный комиссар, с декабря 1942 г. генерал-лейтенант Гуров К.А. (июль 1942 г. — февраль 1943 г.); полковник Лебедев В.М. (февраль-март 1943г.).

Начальники штаба: генерал-майор Москвин Н.А. (июль-август 1942 г.); полковник, с октября 1942 г. генерал-майор Ласкин И.А. (август- сентябрь 1942 г.); полковник Камынин С.М. (сентябрь 1942 г.); генерал-майор Крылов Н.И. (сентябрь 1942 г. — март 1943 г.).