Бои за Мамаев курган велись с сентября 1942 года по январь 1943 года, они продолжались 135 дней. На топографических картах эта возвышенность в центральной части города обозначалась как высота 102. Именно благодаря своему стратегическому положению эта высота стала ключевой в битве за Сталинград. На территории города есть и более высокие возвышенности: в Краснооктябрьском районе у 2-й Продольной — 107,5 (гитлеровцы называли эту высоту «Цветочный горшок») , в Советском районе у Аграрного университета — 112,0, легендарная Лысая гора — 145.5, где оборонялись части 64-й армии. Но именно Мамаев курган, выдвинутый к Волге, расположен так, что с его вершины прекрасно просматриваются как северные заводские районы, центр города, железнодорожный узел, переправы, так и заволжье, где располагались госпитали, резервы, штабы советских войск.

— Сколько раз вершина Мамаева кургана переходила из рук в руки, никто не может сказать. За Мамаев курган бились воины дивизии Родимцева, дралась вся дивизия В. А. Горишного, 112-я стрелковая дивизия И. Е. Ермолкина, и больше всех за него сражалась славная 284-я дивизия Батюка. Полки этой дивизии прибыли на правый берег 21 сентября и 22 сентября уже вступили в бой на рубеже оврага Долгий. Дивизия как бы вросла в Мамаев курган, в его отроги, и сражалась на нем до конца, до соединения 26 января 1943 года с дивизиями генерала Чистякова, — вспоминал в своей книге «От Сталинграда до Берлина» командующий 62-й армией В. И. Чуйков.

Большую часть времени — 133 дня — Мамаев курган обороняла 284-я стрелковая дивизия полковника Батюка. Правый край линии обороны дивизии проходил от Банного оврага (площадь Возрождения) по московской ветке железной дороги, по северо-восточному склону Мамаева кургана; левый фланг — по территории Метизного завода.

Штурм Мамаева кургана начался в середине сентября. Над высотой непрерывно кружили вражеские самолеты, сбрасывая бомбы, ливнем сыпались мины и снаряды, вокруг бушевало море огня и едкого дыма. Обожженный, изрытый глубокими воронками, окопами, покрытый, как чешуей, осколками, он и позже, зимой, чернел, как обугленный.

Враг вводил в бой резервы, атакуя боевые порядки советских войск. Подразделения 112-й дивизии Ермолкина и одного из полков 10-й дивизии НКВД не могли им противостоять. 14 сентября ценой огромных потерь фашисты овладели высотой. Положение оборонявшихся воинов Красной Армии было очень тяжелым. С утра 16 сентября один из ее полков вместе с подразделениями 112-й дивизии начал штурм кургана. Им удалось отбить его вершину, но дальше наступление застопорилось. Начались смертельные схватки, встречные бои, продолжавшиеся до конца января 1943 года.

18 сентября в сражение за высоту 102 вступила 95-я дивизия полковника В. А. Горишного. 22 сентября начали переправу с левого берега сибиряки 284-й дивизии Н. Ф. Батюка. Перед бойцами была поставлена задача остановить наступление врага на город.

С 27 сентября по 4 октября шли ожесточенные бои за рабочие поселки северных заводов и Мамаев курган. 95-я дивизия была оттеснена с западных и южных склонов холма. На следующий день подразделениям Горишного и Батюка удалось захватить важный пункт (южнее баков-водоотстойников), но выйти к бакам они не смогли. Обстреливаемая с обеих сторон вершина оставалась ничьей. Трудно сказать, сколько раз она переходила из рук в руки. В начале октября гитлеровцы, бросив в бой резервы танков и артиллерии, при поддержке авиации закрепились на высоте 102, превратив баки-водоотстойники в сильно укрепленные огневые точки. Но северные и восточные склоны прочно удерживались советскими частями.

284-я дивизия в начале октября занимала справа часть поселка металлургов, слева — восточные склоны с метизным заводом. Положение дивизии было очень сложным. Враг держал под прицельным огнем своей хорошо замаскированной артиллерии все подходы к Волге с востока.

Обстреливались одиночные лодки, машины с боеприпасами. Доставлять пищу, снаряжение, вывозить раненых можно было только ночью, но и тогда ракеты освещали передний край и глубину обороны, а противник вел огонь из всех видов оружия. Особенно сложно бойцам пришлось с середины октября. Наступая на заводские районы, враг и здесь пытался пробиться к Волге.

Вот как описывает эти бои за Мамаев курган немецкий офицер Гельмут Вельц, участник боевых действий на «Красном Октябре» и высоте 102:

— С этой высоты нам видно все. На русские оборонительные позиции обрушивается залп за залпом. Взлетают целые гирлянды снарядов. Там уже не должно быть ничего живого. Кажется, так оно и есть. Еще каких-нибудь двадцать метров — и наши уже займут передовые русские позиции. И вдруг в воронках и на огневых точках появляется русская пехота, которую мы уже считали уничтоженной. Глазам своим не верю. Как, неужели после ураганного огня там еще жива оборона? Каждое мгновение мы видим, как валятся наземь наши наступающие солдаты, остальные несутся назад. Что за наваждение, уж не приснился ли мне весь этот бой? Пять свежих батальонов пошли в наступление, пять батальонов вели бой, как дома на учебном плацу. А результаты? Большинство убито, часть ранена, остальные разбиты наголову. Заколдованное место! Как ни пытайся взять его, натыкаешься на гранит.

Гитлеровцы возвели на вершине многочисленные укрепления, создали сильную систему огня, минные поля. По 10–12 раз в сутки они переходили в атаки, но, теряя людей и технику, не смогли захватить весь курган.

Непрерывная борьба шла вокруг баков-водоотстойников. До 12 января 1943 года бойцам Батюка никак не удавалось закрепиться на вершине Мамаева кургана. В январе было решено во что бы то ни стало овладеть этой стратегической высотой.

Штурм начался массированным артиллерийским и минометным огнем. Артиллерии ставилась задача пробить снарядами железобетонные баки. В 2 часа ночи на штурм укреплений ринулась пехота. К утру высота была взята. Фашисты лишились возможности следить за перегруппировкой наших войск в городе.

Наступление дивизии Батюка через Мамаев курган все время до 25 января встречалось контратаками противника. Это было единственное место в Сталинграде, где к этому времени враг еще пытался контратаковать.

26 января 1943 года, сломив последнее сопротивление врага, бойцы дивизии Батюка встретились с частями 21-й армии. Шестая полевая армия оказалась расчлененной на северную и южную группировки. Сейчас на месте встречи установлен танк Т-34 «Челябинский колхозник».

Над баками-водоотстойниками был поднят победный красный флаг. К концу дня от врага были полностью очищены Мамаев курган и его окрестности.

Через 6 дней после окончания Сталинградской битвы, 8 февраля, неподалёку от водонапорных баков были похоронены защитники высоты 102, в их честь прогремел салют из боевого оружия. Над братской могилой был поставлен простой деревянный обелиск с двумя скрещенными винтовками. Это первое захоронение на Мамаевом кургане сейчас известно как Малая братская могила.