W dużej mierze dlatego, że wydarzenia ukazane na płótnie nie odnosiły się do tamtego okresu bitwy stalingradzkiej, już w 1948 roku rozpoczęto prace nad nową panoramą (tym razem przedstawiającą walki w styczniu 1943 roku), zakończone w 1950 roku. Po pokazie panoramy w Moskwie bieżącego roku, wysłano ją następnie do Stalingradu, gdzie do 1952 roku pokazywano ją w kinie „Pobieda”.
Pierwszą uchwałę w sprawie budowy panoramy w Stalingradzie Rada Ministrów RFSRR przyjęła w grudniu 1958 roku. Zgodnie z nią panorama miała znajdować się na Kurhanie Mamaja, jednak już w 1964 roku, panorama „Bitwa nad Wołgą” została usunięta z pomnika-zespołu „Bohaterom bitwy pod Stalingradem” na kurhanie. Postanowiono włączyć panoramę do nowego muzeum panoramy bitwy stalingradzkiej, które znajduje się obok dwóch budynków – naocznych świadków bitwy: Domu Pawłowa i ruin Młyna Gerharda. Muzeum ma kształt hiperboloidy obrotowej i jest wykonane ze sprężonego betonu oraz oblicowane białym wapieniem.