С Площади героев через вход в стене с монументальным рельефом по ступенчатому подъему галереи путь ведет в Зал воинской славы. Зал воинской славы — цилиндрической формы здание, внутренний диаметр которого 42 м, высота 13,5 м. В центре перекрытия — круглый проем диаметром 11 м, с приподнятым железобетонным перекрытием. На фоне золотой смальты по всему периметру стены круглого зала свисают 34 символических красных знамени, выполненные также из золотой смальты. На этих мозаичных знаменах — имена воинов, павших в Сталинградской битве (7200 человек). Над знаменами — широкая лента с надписью:

"Да, мы были простыми смертными, и мало кто уцелел из нас, но все мы выполнили свой патриотический долг перед священной матерью-Родиной!"

Потолок зала украшен изображениями орденов. В центре зала — 5-метровая скульптура-рука держит факел с огнем Вечной славы. Спиральный пандус подъема ведет к Площади скорби. Вокруг Зала воинской славы возвышаются 9-метровые пилоны с портретными изображениями советских воинов всех родов войск. На пяти пилонах — гранитные плиты с фрагментами текстов приказов Верховного Главнокомандующего.