В декабре 1940 г. — апреле 1942 г. находился в должности военного атташе в Китае при главнокомандующем китайской армией Чан Кайши. В это время китайская армия вела войну против агрессии Японии, захватившей Маньчжурию и ряд других районов Китая. «В мою задачу входила не только помощь китайскому командованию в управлении войсками, мне предстояло научить их применять современное оружие в свете новейших тактических требований. Мало того, в мою задачу как военного атташе и главного военного советника входило сдерживание воинственных устремлений Чан Кайши против коммунистических армий и партизанских районов, которые контролировались китайскими коммунистами… чтобы он мобилизовал все силы нации на отпор агрессору, — вспоминал Иван Васильевич в своих мемуарах. — Моя официальная резиденция главного военного советника Чан Кайши находилась рядом с кабинетами военного министра, начальника разведки и начальника оперативного управления китайского генштаба. В интересах дела я стремился наладить с ними нормальные деловые взаимоотношения. Сверяя и перепроверяя поступающие ко мне сведения, я и мои сотрудники имели достаточно полные данные о главных замыслах китайского руководства и исходя из складывающейся обстановки вносили свои предложения и рекомендации».
В. И. Чуйкову благодаря высоким качествам разведчика и военного дипломата удалось оказать серьезную советническую помощь китайским войскам, в 1941 г. отбившим атаки японцев на всех фронтах. «Я хотел вернуться на Родину и влиться в борьбу моего народа с гитлеровским нашествием, — вспоминал В. И. Чуйков о начале Великой Отечественной войны и стремительном продвижении вермахта вглубь советской территории. — В донесениях в Центр я намеками ставил вопрос, что мы, советские военные советники в Китае, лишены возможности проявить свою активность. Наконец я получил короткую телеграмму, которой меня отзывали в Москву для доклада. Из нее я понял, что в Китай больше не вернусь… Я рвался на фронт, чтобы поскорее начать сражаться с нашим главным врагом — фашистской Германией.
Вскоре я получил назначение командующим Первой резервной армией, которая дислоцировалась в районе Тулы и Рязани. В начале июля 1942 г. с этой армией я выступил на фронт и сразу попал в самое пекло войны — под Сталинград…».
Генерал-лейтенант В. И. Чуйков до августа 1942 г. командовал 64-й армией. Ее передовые отряды вели упорные бои с 6-й армией противника на реке Цимла. В последующем соединения армии отражали наступление южной ударной группировки противника на рубеже Суровикино — Рычково и по левому берегу Дона.
В начале августа 1942 г., ввиду угрозы прорыва танков противника к Сталинграду с юго-запада, армия была отведена на внешний оборонительный обвод Сталинграда, где продолжала вести оборонительные бои. Чуйкову, переведенному в заместители командарма 64-й армии генерал-майора М. С. Шумилова, было поручено создать на пути противника заслон на реке Аксай, сколотив и возглавив оперативную группу войск, названную впоследствии Южной. В сложной обстановке, без надежной связи, самостоятельно ведя разведку, группа Чуйкова вела активную оборону, при которой контратаки переходили в преследование противника, и смогла остановить гитлеровцев, обеспечив другим соединениям 64-й армии возможность закрепиться на новых рубежах.