Зимой 1941–1942 гг. численный состав корабельных сил флотилии был уменьшен и состоял из 20 канонерских лодок, 20 бронекатеров, 16 катеров-тральщиков и двух плавучих батарей. Организационно эти силы были сведены в три бригады речных кораблей. Весной 1942 г. в связи с передачей части кораблей Онежской военной флотилии в составе Волжской флотилии осталось только две бригады. Из них первая базировалась в Горьком. Она состояла из дивизиона канонерских лодок («Громов», «Усыскин» и «Руднев»), дивизиона бронекатеров (12 единиц), отряда сторожевых катеров типа МО (6 единиц), отряда катеров-тральщиков, отряда полуглиссеров (10 единиц) и батальона морской пехоты.
Вторая бригада речных кораблей включала в себя дивизион канонерских лодок («Чапаев», «Щорс», «Киров» и «Федосеенко»), отряд катеров типа МО (6 единиц), дивизион катеров-тральщиков (18 единиц), отряд полуглиссеров (10 единиц) и батальон морской пехоты. Вторая бригада речных кораблей базировалась в Сталинграде. По приказу наркома ВМФ формировалась также отдельная бригада траления, состоящая из четырех дивизионов по 10 катеров-тральщиков в каждом с базированием в Сталинграде[245].
С началом навигации 1942 г. корабли 1-й и 2-й бригад речных кораблей и отдельная бригада траления, насчитывавшая к этому времени 17 катеров-тральщиков, приступили к интенсивной боевой подготовке.
В соответствии с обстановкой, сложившейся под Сталинградом, Ставка Верховного Главнокомандования своим решением от 24 июля 1942 г. оперативно подчинила Волжскую военную флотилию командующему Сталинградским фронтом, который в свою очередь приказом от 28 июля 1942 г. поставил перед флотилией задачи: иметь в готовности корабли для артиллерийской поддержки боевых действий сухопутных войск на сталинградских оборонительных рубежах; не допустить переправ войск противника через Волгу; прикрывать базы флотилии; обеспечить бесперебойную работу портов в Саратове, Камышине.
В Сталинграде и Астрахани предписывалось обеспечить переправу войск и воинских грузов через Волгу в начале действий Сталинградского фронта. Дополнительным приказом от 29 июля на Волжскую флотилию возлагалась также и противоминная оборона Нижней Волги.
С возникновением реальной угрозы прорыва противника к Волге штаб Волжской флотилии разработал конкретный план действий совместно с войсками Сталинградского фронта, который был утвержден Военным советом фронта 5 августа 1942 г. Планом предусматривались содействие сухопутным войскам на флангах сталинградского оборонительного обвода, борьба с переправами войск противника, обеспечение переправы советских войск через Волгу, обеспечение перевозок по Волге на участке Камышин, Астрахань и на сквозных маршрутах в зоне воздушной опасности.
Исходя из утвержденного плана, Волжская военная флотилия в ходе Сталинградской битвы решала три основные задачи по содействию войскам фронта: оказывала артиллерийскую поддержку сухопутным войскам; обеспечивала переправы войск через Волгу в черте города и полосе обороны 64-й и 57-й армий; осуществляла противоминную и противовоздушную оборону перевозок по Нижней Волге.
Артиллерийская поддержка сухопутных войск являлась одной из главных задач Волжской военной флотилии в Сталинградской битве. Для ее решения использовались канонерские лодки, плавучие батареи, бронекатера и 680-я батарея железнодорожной артиллерии из трех 152-мм орудий, установленных на железнодорожных платформах. Корабли флотилии приступили к артиллерийской поддержке советских войск под Сталинградом 23 августа, когда немцы прорвались к Волге, и продолжали ее в течение всего периода оборонительного сражения. Артиллерийская поддержка ограниченно оказывалась войскам и в период контрнаступления советских войск под Сталинградом.
Районы боевого применения корабельной артиллерии, части, которые она должна была поддерживать своим огнем, и цели, подлежащие уничтожению, назначались сухопутным командованием, а огневые позиции кораблей, способы стрельбы и корректировки огня определялись командованием флотилии. Принятая система управления артиллерией флотилии давала возможность использовать ее и массированно, например, при отражении атак крупных танковых сил противника, и путем огневого воздействия групп кораблей и отдельных из них на противника для уничтожения его артиллерийских и минометных батарей или атакующей пехоты.