С началом Великой Отечественной войны, выполняя Постановление Государственного Комитета Обороны № 1 от 1 июля 1941 года о немедленной организации производства танков Т-34 и боеприпасов, коллектив завода за полтора месяца перестроил производство и начал выпуск боевых машин. Было введено в эксплуатацию 26 000 квадратных метров производственных площадей и новых цехов, смонтировано порядка 600 станков – и через три с небольшим месяца из Сормова под Москву ушли первые танки, впоследствии признанные лучшими танками Второй мировой войны.
Сормовские танки отличились в боях за Москву, в Сталинградской и Курской битвах, при освобождении городов Европы и при штурме Берлина.
Десятки Т-34 сормовской постройки стали памятниками боевому и трудовому подвигу народа.
Сормовичи выпустили 3 миллиона снарядов для «катюш» и для ствольной артиллерии.
Из 55 подводных лодок, построенных в годы войны в Советском Союзе, 27 ПЛ были сормовскими. К началу войны на заводе было создано одиннадцать «Щук», многие из которых героически проявили себя уже в Финской военной кампании 1940 года.
В 1936 году заводу поручено два новых проекта: подлодки серии «М», за свои размеры получившие название «Малютки», и легендарные «Сталинцы» (суда серии «С» или «эски»).
Двадцать одна «эска» и пятнадцать «малюток» пополнили советский Военно-Морской Флот в предвоенные годы.
К началу войны все лодки сормовской постройки были на вооружении и составляли 20% от общего числа боевых подлодок.
