51 Армия была передана в состав Сталинградского фронта 31 июля 1942 года. До этого 51 армия подчинялась командованию Северо-Кавказского фронта. Армия понесла в предыдущих боях большие потери и представляла из себя фактически одни штабы соединений. Личный состав Армии – около 3000 человек. После включения 51 Армии в состав фронта, ее начали отводить  в район Красноармейска, но наступление частей немецкой 4 Танковой Армии, заставило бросить остатки 51 Армии на прикрытие района Зимовники, усилив ее двумя свежими стрелковыми дивизиями. Однако к 6 августа 1942 года 51 армия потеряла полную боеспособность и начала отходить в Калмыкию. 12 августа 1942 года понесла большие потери и оставила город Элисту. 51 Армия отошла в Волге и, оторвавшись от противника, получила пополнение.

Боевые действия начала 28 августа против 4 Румынской армии. В ноябре 1942, получила значительное пополнение и участвовала в операции «Уран». В декабре 1942, выйдя в район Котельниково, 51 армия вступила в боевое соприкосновение с Группой Армий «ДОН». Понеся большие потери от наступающих дивизий Манштейна, армия отошла на восток к реке Аксай. Только своевременный       подход трех свежих дивизий и 2-й Гвардейской Армии спас 51 армию от полного разгрома. В дальнейшем, восстановив боеспособность 51 армия вела наступление на Ростовском направлении. С 1 января 1943 года армия перешла в подчинение Южному фронту.  

Командный состав:
Командующий армией –  Генерал-майор Коломиец
                                              Генерал-майор Труфанов

Член Военного Совета армии –  Бригадный комиссар Халезов
Начальник штаба армии – 
Военный комиссар армии –  Полковник Воронков
Оперативный отдел – 
Начальник разведки – 
Начальник бронетанковых сил армии –
Начальник артиллерии – Полковник Телегин
Начальник связи –
Начальник инженерной службы –
Начальник медицинской службы –
Начальник тыла – 

Состав 51 Армии на 1 августа 1942:
Штаб армии
91 Стрелковая дивизия – Генерал-майор Калинин
(1 августа – 31 декабря 1942)*

138 Стрелковая дивизия – Полковник Людников
(17 июля 1942 – 2 февраля 1943)*

157 Стрелковая дивизия – Полковник Куропатенко
(17 июля 1942 – 2 февраля 1943)*

115 Кавалерийская дивизия – Полковник Скороход
(1 августа – 19 октября 1942)* 

135 Танковая бригада
155 Танковая бригада
125 Танковый батальон
24 Дивизион Бронепоездов
457 Артиллерийский полк
1169 Артиллерийский полк
1188 Истребительно-Противотанковый Артиллерийский Полк
1246 Истребительно-Противотанковый Артиллерийский Полк
1247 Истребительно-Противотанковый Артиллерийский Полк
18 Гвардейский Минометный Полк
19 Гвардейский Минометный Полк
388 Зенитно - Артиллерийский Полк
205 Саперный батальон
1602 Саперный батальон

18 августа 1942 года, были включены в армию части Сталинградского военного округа:
78 Укрепрайон
118 Укрепрайон