25 июля 1942 года катер зачислен в состав третьего отряда бронекатеров 1-й бригады речных кораблей Волжской Военной Флотилии. 5 августа флотилия включена в активную оборону Сталинграда. Для БК-31 начались суровые военные будни.

Основная задача бронекатеров Волжской военной флотилии – обеспечивать переправу войск и грузов через Волгу. Кроме того, артиллерийским огнем поддерживать сухопутные войска, бороться с диверсантами, подавлять корректировщиков огня противника, совершать разведку, бороться с вражескими самолетами, уничтожать противника на берегу, прикрывать действия боевых лодок, вступать в бой с неприятелем.

Основной целью Волжской военной флотилии, к которой приписан БК-31: «не допустить прорыва укреплённой полосы обвода вдоль реки или форсирования реки Волга».

В Битве за Сталинград, противник активно использовал свою авиацию, одной из задач которой были атаки на речные коммуникации и волжские суда. Защищая караваны и переправы, в июле–августе 1942 года БК-31 отразил 32 налета вражеских бомбардировщиков, а в один из дней команде катера удалось сбить вражеский самолет.

Утром 23 августа противник с боями прорвался к Волге в районе населенных пунктов Латошинка, Рынок и вышел к северным окраинам города и СТЗ.

23 августа 1942 г. Сталинград подвергся массированной бомбардировке. За несколько часов центр города и рабочие поселки превратились в руины. Были подожжены многочисленные нефтебазы и лесные склады на берегу Волги. Отблески многочисленных пожаров и столбы черного дыма были видны за сотню километров вокруг. Погибло более 40 тысяч человек гражданского населения, более 150 тысяч – получили ожоги и ранения.

В эти страшные дни, БК-31 интенсивно курсировал между левым и правым берегом, перевозя военные грузы, продовольствие, бойцов и раненых. Совместно с тральщиками участвовал в тралении Волги от немецких мин, отражал авианалеты и вел артиллерийские дуэли с противником. Работа на Волге велась круглосуточно, но по ночам работы велись гораздо интенсивнее. Бронекатера, благодаря своей маневренности и скорости, использовались в сумерках как бронированное «такси». Они умудрялись совершать по несколько рейсов за ночь, вывозя раненых и гражданских на левый берег, забирая оттуда пополнение и боеприпасы на правый берег, в Сталинград.

25 сентября БК-31 при эвакуации советских бойцов в районе поймы реки Царица попадает под орудийно-минометный обстрел противника. В районе носового кубрика снарядом было пробито оба борта и простреляна боевая рубка. В том бою тяжело ранило командира бронекатера лейтенанта Александра Щербакова и краснофлотца Виктора Асеева. Оба они были отправлены в госпиталь на излечение.

Новым командиром катера назначают лейтенанта Павла Никитина.

28 сентября, действуя совместно с БК-34, БК-31 вступает в схватку с восемью гитлеровскими противотанковыми орудиями, уничтожив два из них.

В истории и судьбе бронекатера БК-31 особое место занимает немецкий артиллерист, обер-лейтенант Виганд Вюстер, находившийся на военной службе с 1939 года. В 1941 году он первым из артиллеристов Вермахта подбил танк Т–34 из гаубичного орудия.

В сентябре 1942 в составе с 71-й пехотной дивизией 6-й полевой немецкой армии он штурмовал Сталинград. В конце сентября 1942 года его расчет занимал позицию на правом берегу Волги в захваченном Доме специалистов недалеко от Пивзавода (сейчас район домов по адресу ул. Чуйкова 37-39). Расчет В. Вюстера захватил две советские пушки ЗИС -3 калибра 76,2 мм.

Выполняя поставленные боевые задачи, БК-31 ежедневно открывал огонь по обнаруженным немецким позициям, и В. Вюстеру, как командиру немецкого артиллерийского расчета было хорошо известно, что беспокоящий их катер совершает регулярные рейсы, появляясь в определенных местах на реке. Немцы решили пристрелять квадраты фарватера, через который пролегает курс судна.

За ночь БК-31 приходилось совершить порой по три-пять рейсов через Волгу. У речников совершенно не оставалось времени на серьезный ремонт судна. Пробоины в корпусе бойцы заделывают на ходу, забивая их деревянными клиньями - «чопиками», которые они в шутку называли «морская сварка».

2 октября под огнем противника БК-31 вывез 38 тяжелораненых.

3 октября перевез на левый берег 79 раненых, на правый – 67 бойцов с полным вооружением и 3 тонны груза, уничтожил группу немецких автоматчиков.

4 октября БК-31 под обстрелом эвакуировал еще 45 раненых.

5 октября катер вывез с правого берега Волги 22 раненых и 64 мирных жителя, на правый берег перевез 46 бойцов. В ходе операции немцы обстреляли катер из пушек и минометов, в ответ он подавил вражеские орудия и рассеял взвод автоматчиков.

6 октября БК-31, совместно с БК- 34, под артиллерийским и минометным огнем перевезли 5,5 тонн груза и 40 бойцов, а на левый берег – 74 раненых.

7 октября БК-31 доставил на правый берег Волги 70 бойцов и около 6 тонн груза, на левый берег были перевезены 13 раненых. Оба бронекатера получили многочисленные пробоины.

В ночь с 8 на 9 октября БК-31, после выполнения боевой задачи, работал на переправе в районе завода Красный Октябрь. Уже под утро катер возвращался на базу с ранеными и гражданскими на борту.

Заметив БК-31, вражеские артиллеристы открыли интенсивный огонь по заранее пристрелянным ориентирам. Одновременно в бой вступили и немецкие минометчики, открыв навесной огонь по БК-31 из 82-мм минометов. Противником было выпущено более ста снарядов. Катер был накрыт волной взрывов и поражен сотнями осколков.

Раненный БК-31 вступает в бой. Часть команды заняла свои боевые позиции согласно штатному расписанию в танковой и пулеметных башнях, открыв ответный огонь по врагу. Одновременно с этим, другая часть команды боролась за живучесть корабля. Маневрируя двумя мощными двигателями, капитан судна Павел Никитин, предпринимает отчаянные попытки вывести корабль из-под шквального огня противника. От близких разрывов мин или снарядов погибает часть команды, в том числе командир П. Никитин.

Находясь без управления, катер становится легкой мишенью для артиллерии. Снаряды противника попадают в район машинного отделения, бака и рубки. БК-31 дает крен, погружается и сильное течение уносит судно под воду.

В январе 1943 Виганд Вюстер был взят в плен в числе десятков тысяч других немцев под Сталинградом. По иронии судьбы, он попадает в лагерь в Зеленодольске, где семь лет проработал на судостроительном заводе № 340, именно там, где и был построен БК-31, который он подбил 9 октября 1942 года. В 1956 году Вюнстер был освобожден, и вернулся в ФРГ. Он проработал всю жизнь инженером и даже написал мемуары про свое боевое прошлое «В аду Сталинграда». Там он особо отметил события Сталинградской битвы, подробно описав бой с БК-31. Его воспоминания позволили в будущем наиболее полно раскрыть последние минуты бронекатера. Виганд Вюнстер умер в 2017 году в год подъема БК-31 со дна Волги.

В мае 2017 года дайверы случайно обнаружили во вновь образовавшейся протоке, прямо напротив центра Волгограда, танковую башню, размытую течением.

Командой Военно-исторического музея «Наследие» была немедленно организована экспедиция. По результатам водолазного обследования и работы с архивными документами было установлено, что танковая башня принадлежит бронекатеру проекта С-40, единственному, дошедшему до наших дней. Было принято однозначное решение поднять катер для сохранения его как уникальной исторической единицы.

Планирование и подготовка к подъёму заняла шесть месяцев. На реализацию подъема ушло 25 дней.

Катер поднимали с глубины 7 метров. Сложная гидрология Волги в этом месте ускоряла и без того сильное течение Волги, отчего судно на дне замывало «гуляющими» песками.

При помощи насосов из внутренних полостей бронекатера вымывали песок. Это позволило максимально снизить вес лежащего на дне судна. В процессе расчистки бронекатера были обнаружены останки советских воинов, предположительно членов команды БК-31, и операция превратилась из чисто технической в историко-мемориальную. Технические сложности и боевые разрушения бронекатера не позволили поднять его целиком. Из-за сильной трещины в борту при подъёме пришлось разделить его на две части.

5 ноября 2017 года в центре Волгограда, напротив Речного вокзала, операция по подъёму БК-31 со дна Волги была завершена.

Когда бронекатер показался из воды, особое внимание специалистов привлекла изрешеченная носовая часть корабля, где из осколочных и пулевых отверстий торчали более сотни деревянных заглушек, вырезанных и вырубленных вручную. Это и были «чопики», про которые писали ветераны-речники, с помощью которых команды ликвидировала пробоины в корпусе.

После подъема бронекатер доставили на Красноармейский судоремонтный завод, где начались работы по его восстановлению и реставрации.

На борту БК-31 был обнаружен большой арсенал оружия: 11 винтовок, 9 автоматов ППШ, 1 пулемет, 70 гранат, более 50 тысяч патронов, 4 тротиловые шашки, 2 пистолета, 180 снарядов. Никаких наград и значков, а все медальоны краснофлотцев оказались пустыми. После подъема бронекатер доставили на Красноармейский судоремонтный завод, где начались работы по его восстановлению и реставрации.

Вместе с катером подняли большое количество личных вещей. Ложки, часы, бритвы, помазки, расчески, ремни. На них обнаружены подписи, инициалы или даты: «К.В.К», «Малетов», «Коллегов», «В.К.», «Ч.И.Г.», «Кульков», «Махов», «Назаренко», «9/VI 42».

Предметы, найденные на борту, бумаги и архивные документы позволили установить имена членов экипажа, воевавших и погибших на бронекатере, а с родственниками двух из них установили связь.

23 августа 2018 года они приехали в Волгоград и приняли участие в захоронении с воинскими почестями останков воинов на мемориальном кладбище в Россошках.

К концу 2019 года работы с корпусом бронекатера на судоремонтном заводе были завершены. Части катера снова соединили в единое целое, и он был доставлен на место своего постоянного экспонирования. Для БК-31 на нижней террасе Центральной набережной Волгограда был сооружен мемориальный выставочный комплекс. Смелое архитектурное решение из стекла и бетона с восстановленным бронекатером внутри, ставшее своеобразной витриной памяти на берегу Волги. Современное световое и звуковое решение при строительстве мемориала позволило наиболее полно раскрыть задачу исторической реконструкции и показать драматизм и глубину трагедии войны.

Строительство мемориала БК-31 велось чуть больше года, и завершилось в мае 2020 года. После окончания строительства всего отрезка новой набережной, 17 июля 2022 года, комплекс был торжественно открыт при участии Заместителя председателя Совета Безопасности РФ Дмитрия Медведева.

Героический бронекатер БК-31 – один из самых «молодых» экспонатов Центральной набережной Волгограда. В настоящее время бронекатер является частью мемориального комплекса в память о краснофлотцах Волжской военной флотилии, защищавших Сталинград.

Сегодня выставочный комплекс БК-31 является точкой притяжения для волгоградцев и гостей города, который посещают тысячи людей и сотни экскурсий, узнающие о подвигах героических защитников Сталинграда на конкретном примере героической судьбы бронекатера БК-31 и его экипажа.