Основано в 1820-х годах. Первоначально располагалось близ усадьбы Лятошинских. Заселено крепостными крестьянами. После выхода крестьян из крепостной зависимости в 1862 году перенесено на современное место. Крестьяне занимались хлебопашеством, бахчеводством, рыболовством, корзиноплетением, гончарным промыслом. Село относилось к Ерзовской волости Царицынского уезда Саратовской губернии.

В 1919 году в составе Царицынского уезда включено в состав Царицынской губернии.
В 1928 году Винновка вошло в состав Сталинградского района Сталинградского округа Нижне-Волжского края (с 1934 года — Сталинградский край).
В 1935 году в составе Акатовского сельсовета передано Песчанскому району (с 1938 года — Городищенский район) Сталинградского края (с 1936 года — Сталинградской области, с 1961 года — Волгоградская область).
В 1953 году Ерзовский и Акатовский сельсоветы объединены в один Ерзовский поссовет с центром в селе Ерзовка.
C 1963 по 1977 год Винновка в составе Ерзовского сельсовета относилась к Дубовскому району.
Село расположено на востоке Городищенского района в степной зоне в пределах Приволжской возвышенности, относящейся к Восточно-Европейской равнине, на правом берегу реки Волга.