Официальной датой рождения депо Царицын – Сталинград – Волгоград является 25 июля 1871 года, когда было открыто движение поездов на последнем участке (от Царицына до Филоново) Грязе – Царицынской железной дороги. В 1871 году в депо было 4 паровоза, в 1886 году – 14.
В начале ХХ века депо становится одним из крупнейших предприятий города Царицына. Увеличивается грузопоток, внедряется новая организация труда локомотивных и ремонтных бригад. Депо оснащается новой техникой и оборудованием.
С первых дней Великой Отечественной войны работа депо была поставлена на службу фронту: механический и заготовительный цеха, а также экспериментальная группа выполняли заказы по изготовлению вооружения. В 1941–1942 годы паровозники Сталинградского депо перевезли на восток более 27 тысяч вагонов с оборудованием эвакуированных предприятий.
В 2000 году началась электрификация направления Саратов – Волгоград – Котельниково. Была произведена реконструкция депо, выстроен пункт технического осмотра локомотивов (ПТОЛ) и пункт экипировки тепловозов и электровозов (снабжение песком).
В настоящее более 800 работников депо обеспечивают пассажирское движение, хозяйственную и маневровую работу на электровозной и тепловозной тяге.
В локомотивном депо Волгоград в 2006 году продолжается оборудование локомотивов новыми приборами безопасности типа КЛУБ-У и ТСКБМ и аппаратно-программными комплексами «Борт ЧМЭ3» для контроля показаний дизель-генераторной установки. Планируется также введение комплекс «Спектр-07» для диагностики буксовых узлов подшипников качения и моторно-якорных подшипников тяговых двигателей.