Формировалась в МоскВО в районе Серпухова с 23 февраля 42г.. Комплектование дивизии шло медленно и было закончено только к 1 мая 42г.. Личный состав пополнялся за счет военкоматов и сокращения тыловых армейских подразделений. Значительный процент красноармейцев был среди лиц среднего возраста, ранее не служивших в армии. Командный состав был в основном из молодежи окончившей краткосрочные военный училища и курсы. С 6 по 10 июня перевезена в район Гуссенбах Сталингр. обл войдя в состав 8РезВ, где формирование продолжилось. В начале июля 42г. стало прибывать вооружение, мат. часть артиллерии. Были получены полковые пушки обр. 27г., 20 76мм орудий. обр.39г, 12 122мм гаубиц. арт. трактора СТЗ-5. 12 июля на ст.Медведица были получены 12 45мм орудий для иптд. Получив технику и вооружение дивизия приступила к усиленной боевой подготовке по двух месячному сроку обучения. В течении июля-первой половины августа шла напряженная боевая учеба, учения, командно штабные занятия. 10-12 августа дивизию с комиссией посещал маршал Ворошилов. Подготовка соединения была признана удовлетворительной. 16 августа дивизия согласно распоряжению Юго-Восточного фронта дивизия выступила маршем на фронт.

Совершив 9 суточный 300км марш дивизия прибыла на фронт. Танковые части немцев в это время прорвали оборону СталФ и вышли к Волге севернее Сталинграда. Дивизия получила приказ занять оборону на уч. Спартак-Пичула и недопустить противника вдоль Волги на север. 25 августа заняла свой рубеж, а 26 августа перешла в наступление на Ерзовка. Личный состав не имел возможности отдохнуть после длительного марша. Командование не имело сведений о противнике. Ширина рубежа дивизии составляла 15км, а соседа справа не было. Тылы еще не были подтянуты и большие трудности составляло продовольствие. С первого же дня со дня прибытия на фронт дивизия подвергалась непрерывным бомбежкам с воздуха. Закрепившаяся на берегу Волги немецкая группировка уже успела организовать оборону используя для этого построенные нашими же войсками позиции внешнего обвода Сталинграда. В упорный боях развернувшихся с конца августа дивизия понесла большие потери. Удалось продвинуться вперед и занять неск. высот. Наши атаки отвлекли силы противника от Сталинграда и не дали захватить город сходу. Однако и полки дивизии в длительных боях понесли большие потери. Тем не менее в наступательных боях было вскрыто положение переднего края врага.

С 4 сентября наши войска продолжили наступательную операцию сев. Сталинграда с целью соединиться с частями 62А. 64сд ставилась оборонительная задача на крайнем фланге примыкавшем к Волге. С 5 сентября на участок 64сд выходили соединения новой 66А. Полки 64сд действовали на примыкавшем к Волге фланге атакуя в направление п.Томилин. Как показатель понесенных потерь - действовавший в направлении Томилин 451сп к 7 сентября имел всего 150 акт. штыков. С 9 сентября выводилась в резерв 66А. В начале октября 42г. выводится в резерв нового уже Донского фронта. В октябре 42г. участвовала в наступлении 66А действуя в направлении выс. 141,2. Встретив упорное сопротивление успеха наши войска не имели.

В первые дни наступления находилась во втором эшелоне. 25 ноября была введена на стыке 116 и 99сд. Дивизии в ходе наступления удалось выйти в районе 2км с-в Орловки, а соседней 99сд соединится с группой Горохова в районе Рынок. В ходе операции "Кольцо" 66А наносила вспомогательный удар и прорвать оборону противника сходу не удалось. Только с 24 января когда немецкие войска начали общий отход по направлению к Сталинграду части 66А перешли в наступление и преследуя отходившие части противника. Были заняты Городище и Орловка. 27 января был получен приказ о выводе дивизии в резерв Ставки и переброску на другое направление. К 15 февраля разгрузилась в районе Сухиничей, где вошла в состав 10А. После отдыха и пополнения 28 февраля была подчинена 16А.