Промышленность Рыбинска была полностью переведена на военные рельсы в течение года, перешли на выпуск военной продукции завод дорожных машин, завод полиграфмашин, другие предприятия. За короткий срок промышленность области освоила 125 видов оборонной продукции.
Рыбинскому заводу полиграфических машин был присвоен № 808. С первых дней войны он получил заказ Народного Комиссариата оборонного машиностроения на изготовление крупнокалиберных минометов и мин. Осенью 1941 года предприятие было единственным в стране по выпуску такого вооружения.
Несмотря на нехватку металла, топлива, материала, инструментов и людей, уже в декабре 1941 года завод увеличил выпуск продукции в несколько раз. За четыре года войны завод полиграфмашин выпустил 35000 минометов (10% от общего количества по стране) при плане 25925 штук.
В 1943 году, наряду с военной продукцией, завод выполняет задание по выпуску малых печатных машин и универсальных фрезерных станков. На станкостроительной выставке в Москве в 1944 году Рыбинский завод № 808 награжден дипломом за фрезерные станки. В 1944-м здесь было возобновлено производство различных полиграфических машин, часть которых отправлялась в освобожденные районы страны и использовалась для выпуска листовок, брошюр, газет. Также на заводе выпускали автоматы для спичечной промышленности. С 1945 года завод оснащает восстановленные после Победы типографии страны газетными и книжными ротационными машинами. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 сентября 1945 года за успешное выполнение заданий по производству минометного вооружения и крупнокалиберных боеприпасов завод был награжден орденом Ленина. Несколько раз предприятие получало переходящее Красное знамя и другие награды.
За самоотверженный, беззаветный труд в годы Великой Отечественной войны около 90 работников рыбинского предприятия награждены орденами и медалями.
Одним из первых перешел на выпуск оборонной продукции и завод дорожных машин. Заводу был присвоен № 765, и он стал входить в состав 2-го главного Управления народного комиссариата Минометного вооружения СССР. Это предприятие стало изготавливать несколько типов снарядов, мин и фугасные 500 кг авиационные бомбы. Их изготовили 1 млн 122 тыс. К 1944 году уровень производства здесь увеличился более чем в 2 раза по сравнению с 1940 годом.
Рабочие завода самостоятельно изменяли технологию производства, интенсифицируя производственные процессы. На заводе вводился строгий режим экономии в расходовании металла, топлива, электроэнергии, сырья. За счет этого был увеличен выпуск военной продукции при тех же материальных фондах и на тех же производственных площадях.
С завода на фронт ушли более четырехсот квалифицированных рабочих. Частые налеты вражеской авиации держали людей в постоянном напряжении. Женщины и подростки работали наравне с кадровыми рабочими по 10 часов в сутки, порой рабочий день достигал 20 часов и более.
В августе 1942 года в литейном цехе завода сложилось безвыходное положение. На срочный заказ для фронта не хватило стали и рабочих рук. Директор завода В. Ф. Дворядкин принимает решение о варке стали прямо на заводе. Была создана бригада, и за 4 дня ликвидировано отставание. В котельном цехе завода производились заготовка деталей, сборка шин и бомб. Здесь на одном из самых сложных участков производства наряду с опытными рабочими также трудились подростки. В 1943 году рабочими завода на строительство танковой колонны было собрано 208760 рублей.
В годы войны завод не прекращал выпуск катков и другой дорожной техники. За этот период было выпущено 93 катка. Катки этого периода работали на строительстве Комсомольска-на-Амуре, канала Волга-Москва, Кузнецкого металлургического комбината.
В дни войны многие катера, строившиеся на заводе, получили военное назначение. Катера типа А (КЛТ) стали выпускаться в вариантах торпедолова, топливозаправщика гидросамолетов и санитарного судна. В саперных частях нашли применение катера типов БМК-70 и ИУ. В целях противовоздушной обороны использовались быстроходные катера типа МК с экипажем из 7 человек, вооруженные пулеметами ДШК и «Максим».
В 1942 году для нужд фронта стали переоборудовать пограничные катера. Сравнительно небольшие судна оснащались в корме реактивной установкой типа «Катюша», в носу – 45-миллиметровой артустановкой, а на рубке – двумя спаренными пулеметами. Тогда же завод получил задание на постройку большой серии самоходных понтонов для строительства мостов. Катеростроители организовали производство противотанковых «ежей», саперных лопаток, солдатских ножей и лыж.
В октябре 1941 года часть производств рыбинского катерозавода было решено эвакуировать в города Тюмень и Молотов, где продолжился выпуск продукции для фронта. Часть производства осталась в Рыбинске.
Рыбинск долгое время находился в зоне радиуса действий вражеской авиации. Страшной стала ночь на 25 мая 1943 года, когда в результате налета немецких бомбардировщиков фугасными и зажигательными бомбами были разрушены почти все основные цеха катерозавода, пострадали готовые к отправке катера. На заводе уцелели только здания инструментального цеха и подстанции.
Рыбинские катера участвовали в прорыве блокады Ленинграда, в освобождении Петрозаводска в составе Онежской флотилии. В составе Волжской военной флотилии под Сталинградом они обеспечивали своевременную доставку в осажденный город оружия, боеприпасов, боевой техники и пополнения, эвакуацию раненых бойцов на левый берег Волги. Быстроходные, маневренные и в то же время бронированные, своего рода речные танки, они могли быстро загружаться и разгружаться, доставлять грузы с одного берега на другой в условиях интенсивного артиллерийского обстрела, налетов авиации врага.
Летом 1944 года рыбинские катера участвовали в Белорусской операции на реках Березина и Припять, во многих других операциях по освобождению Советского Союза и стран Восточной Европы, оккупированных немецко-фашистскими войсками. Всего за годы войны катерозаводы выпустили и отправили на фронт 641 боевой корабль.
В 1944 году на рыбинском заводе началась подготовка к выпуску катеров для восстановления народного хозяйства страны.
К началу войны Рыбинский моторостроительный завод являлся крупнейшим предприятием авиационной промышленности. Его реконструкция, начавшаяся в ноябре 1940 года, была на личном контроле Сталина. В кратчайшие сроки был совершен переход на производство новых моторов М-105 для военных самолетов, к июню 1941 года завод производил 45 моторов в сутки.
С июля по сентябрь 1941 года было выпущено 3458 двигателей. Ими оснащались самолеты Як-1, СБ, Пе-2. Чтобы быстрее возвращать в строй поврежденные в бою истребители и бомбардировщики, работники завода организовали ремонт авиадвигателей во фронтовых условиях.
Осенью было принято решение об эвакуации завода в Уфу. Работа по отправке сотрудников и оборудования была проведена всего за десять суток. Более 10 тысяч рабочих, инженерно-технических сотрудников и служащих со всем оборудованием и 300 комплектами моторов организованно покинули Рыбинск. С территории завода было вывезено все до последней гайки, вплоть до батарей парового отопления. В тыл отправили более 3000 железнодорожных вагонов и 25 речных барж. При этом операция прошла настолько скрытно, что позже немецкая авиация еще долгое время осуществляла авианалеты на пустые заводские корпуса, думая, что завод продолжает работать. Более половины авиабомб, сброшенных на Ярославскую область за годы войны, упали на территорию завода.
В 1942 году из Уфы вернулась часть специалистов и высококвалифицированных работников. Возвращались на завод и бывшие работники, прошедшие фронт и демобилизованные. Самое большое пополнение предприятие получило за счет молодежи по комсомольскому призыву. С конца апреля из стен завода стали выходить первые отремонтированные моторы. Возрождение завода проходило под огнем вражеских бомбардировщиков. Налеты продолжались до середины 1943 года.
В цехах трудились без выходных, по 15-17 часов в день, а иногда и круглые сутки, подростки, женщины, пенсионеры, вернувшиеся с фронта раненые. Первое время завод занимался только ремонтом моторов М-100, М-103, М-105, прибывавших с фронта. С апреля по декабрь 1942 года завод отремонтировал 728 двигателей, а в течение 1943 года – в 1,5 раза больше. В конце 1944 года моторостроители освоили производство серийных авиадвигателей АШ-62ИР конструктора И. Д. Швецова для самолета Ли-2. Первый такой мотор был собран 26 декабря 1944 года.
Вклад рыбинских моторостроителей в достижение Победы был отмечен высокими государственными наградами. В знак особых заслуг коллектива сотням работников завода первым в Ярославской области были вручены медали «За доблестный труд в Великой Отечественной войне».
18 ноября 1941 года, в самые тяжелые дни битвы под Москвой, первая турбина Рыбинской ГЭС стала выдавать электроэнергию. Гидроагрегат работал в недостроенном здании ГЭС, турбину защищал только брезентовый навес. Пульт управления обогревали с помощью временных электропечей, которые изготовили строители. Москва, Ярославль, Рыбинск работали на электричестве Рыбинской ГЭС.
До конца 1941 года ГЭС выработала без единого перебоя 55.3 млн киловатт-часов энергии. 15 января 1942 года удалось пустить второй гидроагрегат, продолжался монтаж третьего.
14 июля 1944 года указом Президиума Верховного Совета СССР «за выдающиеся успехи и технические достижения по строительству гидроузлов на реке Волге» был награжден 161 человек, из них орденом «Знак Почета» — 70, медалью «За трудовую доблесть» — 36, медалью «За трудовое отличие» — 22. 33 человека были награждены орденом Трудового Красного Знамени, 40 работников станции были награждены орденами и медалями «За оборону Москвы». В этом же году указом Президиума Верховного Совета СССР за бесперебойное энергоснабжение Москвы в военное время коллективу Рыбинской ГЭС было передано на вечное хранение Красное знамя Наркомата электростанций и ЦК профсоюза работников электротехнической промышленности. Эта награда бережно хранится в Музее гидроэнергетики на территории Угличской ГЭС.
В годы войны военную продукцию выпускали не только крупные металлообрабатывающие предприятия города, но и небольшие заводы и фабрики. Так, спичечная фабрика «Маяк», кроме своей основной продукции, выпускала запалы к бутылкам с зажигательной смесью для уничтожения танков. Рыбинский кожзавод сориентировал выпуск своей продукции для нужд фронта. Швейные мастерские шили обмундирование для воинов Красной Армии. В особых условиях трудился коллектив рыбинского железнодорожного узла: когда враг наступал со всех сторон, Ярославская железная дорога была единственной, связывающей тыл с фронтом. Весь Рыбинск совершал трудовой подвиг, участвуя в производстве и отправке на фронт военной продукции. Как вспоминают ветераны, коллективы работали с полной самоотдачей, а главной мотивацией был лозунг: «Все для фронта! Все для Победы!».