В соответствии с программой энергетического строительства на Урале в период войны развернулись работы по сооружению Широковской и Камской гидроэлектростанций, было начато строительство таких крупных теплоэлектростанций, как Нижне-Туринская, Пермская, Серовская и др. Быстрый рост мощностей и выработки электроэнергии и ее потребления требовали расширения электросетей. Были построены вторые цепи ЛЭП 110 кВ, на Среднем и Южном Урале созданы три высоковольтных кольца, расширены подстанции энергосистемы. К концу 1945 г. протяженность ЛЭП 35-110 кВ достигла 3687 км. Рост мощности электростанций и протяженности электросетей обусловил реорганизацию Уралэнерго. В конце 1942 г. были образованы три новых энергоуправления: Свердловэнерго, Пермьэнерго и Челябэнерго. Для координации работы энергосистем и диспетчерского руководства электростанциями Урала было создано Главуралэнерго с объединенным диспетчерским управлением. В итоге Уральская энергосистема за период войны превратилась в наиболее мощную энергосистему Советского Союза. Развитие уральской энергетики было обеспечено как максимальными усилиями Государственного комитета обороны, так и трудом проектных, строительных, эксплуатационных и ремонтных предприятий отрасли.
В целях сохранения кадровой укомплектованности коллективов ГКО в июле 1941 г. принял решение, по которому рабочий и инженерно-технический персонал энергетических организаций не подлежал мобилизации. Введенный режим бронирования кадров исключал и возможность добровольного ухода на фронт. "Здесь тоже фронт" – такова была царившая на предприятиях атмосфера. Более того, в сентябре 1941 г. из действующей армии были отозваны две тысячи инженеров-энергетиков.
Материально-техническое и социальное обеспечение отрасли приравнивалось к уровню снабжения промышленно-оборонного комплекса. И тем не менее форсированное развитие уральской энергетики протекало в тяжелейших условиях. Примером этому служит работа Челябэнерго и его главного предприятия – Челябинской ГРЭС. Установленный на станции двухсменный 10-часовой рабочий день не соответствовал реальной трудовой обстановке. Люди по нескольку дней не покидали цехов. Они вели доукомплектование прибывавшего из оккупированных районов оборудования до полного изнеможения, лишь с перерывами на еду и сон. Предельное трудовое напряжение усугублялось огромными бытовыми трудностями. К декабрю 1941 г. в результате эвакуации население Челябинска возросло со 150 до 450 тысяч человек, то есть в три раза. Город не был готов к такому наплыву людей. Расселение прибывавших проводилось, главным образом, за счет уплотнения горожан. Троекратное увеличение населения в течение пяти месяцев предельно обострило продовольственную ситуацию. К скудности продуктовых карточек – работающему, в зависимости от характера труда, полагалось ежедневно от 600 до 800 граммов хлеба, в месяц – 150-200 граммов масла и от одного до полутора килограммов сахара, иждивенцам – в 2 раза меньше – добавилась проблема их отоваривания. На тридцатиградусном морозе люди ночами стояли в очередях, проводя бесконечные переклички и сверки номеров, записывавшихся обломком химического карандаша на коченевших ладонях, в том числе и самых маленьких детей. Отоваривание карточек было проблемой физического выживания, поскольку на рынках цена буханки хлеба вместо государственной в 1 руб. 50 коп. доходила до 800 рублей, то есть примерно половины средней зарплаты на Челябинской ГРЭС. Чуть легче стало к лету 1943 г., когда работникам станции нарезали под огороды небольшие участки земли в пойме реки Миасс.
Наиболее трудно приходилось женщинам, на плечи которых ложились главные заботы по выращиванию детей и ведению хозяйства. Никаких отгулов, отпусков без сохранения содержания, по уходу и т. д. не предоставлялось. Больничный лист выдавался на три дня. Немногочисленным мужественным женщинам, решавшимся завести ребенка, предоставлялся декретный отпуск на 12 дней. Выход на работу на тринадцатый день был обязательным, в противном случае применялись, как минимум, административные санкции. Не работать было нельзя. И так изо дня в день, из месяца в месяц почти четыре года. Всё вынесли, но не все дошли до победы.
В годы войны интенсивно развивались энергосистемы Средней Азии и Казахстана. В Предуралье и в Сибири в течение 1941–1943 гг. были образованы новые энергосистемы: Уфимская (позже Башкирэнерго), Омская, Томская, Красноярская, Барнаульская и Оренбургская. Значительно увеличилась мощность созданных в предвоенные годы Кузбасской и Новосибирской энергосистем. В результате удельный вес выработки электроэнергии в общесоюзном балансе за период 1940–1945 гг. возрос для Урала с 12,8 до 28,3 %, для Сибири и Дальнего Востока с 6,6 до 14,2 %, для Средней Азии с 2,8 до 6,0%.
Определенное значение для увеличения потенциала отрасли в годы войны имело ускоренное восстановление разрушенных врагом энергетических предприятий. На захваченных врагом территориях располагались такие крупные энергосистемы, как Донбасская, Приднепровская, Киевская, Харьковская, Одесская, Ростовская, Белорусская, три прибалтийские, а также часть Московской, Ленинградской, Кольской и некоторых других.
За период окупации специальные подразделения войск противника демонтировали и вывезли в Германию 1 400 турбин, такое же количество паровых котлов, 11300 генераторов, большое количество трансформаторов и электромоторов; на электростанциях и подстанциях была изъята значительная часть силового и телефонного кабеля, приборов измерения и защиты. Демонтаж и вывоз оборудования сопровождались планомерным разрушением инфраструктуры отрасли. Разрушение энергетики являлось частью плана руководства фашистской Германии по уничтожению экономики Советского Союза.
С началом изгнания оккупантов Советский Союз немедленно приступил к восстановительным работам. Вслед за наступавшими частями Красной Армии на освобожденные территории входили специальные ремонтно-наладочные бригады, занимавшиеся подготовкой к ремонтно-строительным работам. Огромные задачи по возрождению отрасли стояли и перед энергетиками страны.
Первые восстановительные работы развернулись на Волховской ГЭС, на которую в январе 1942 г. были возвращены из эвакуации, а в мае того же года введены в работу два агрегата. Волховская ГЭС внесла большой вклад в энергоснабжение Ленинграда, находившегося в кольце блокады. В декабре 1942 г. энергетики приступили к установке демонтированных агрегатов Каширской и Шатурской ГРЭС. К началу 1943 г. мощность станций достигла довоенного уровня, что имело большое значение для покрытия электробаланса Москвы, Тулы и других городов Центра. Одновременно началось восстановление Калининской электростанции, которая к началу 1943 г. дала первый ток. В результате установленная мощность электростанций Центра к концу 1942 г. достигла 93% от уровня 1940 г. В 1943 г. фронт восстановительных работ охватил и южные районы. Оборудование Сталинградской ГРЭС не демонтировалось, но было сильно повреждено во время ожесточенных боев за город. Электростанция была полностью восстановлена и введена в эксплуатацию в конце 1944 г. При отступлении немецкие войска взорвали Баксанскую и Гизельдонскую ГЭС – крупнейшие гидроузлы Северного Кавказа. Несмотря на большие повреждения, первые агрегаты обеих станций были введены в работу во второй половине 1943 г. Одновременно проводились ремонтно-строительные мероприятия по вводу в действие ТЭС Грозного, Майкопа, Кисловодска и других городов Кавказа. В 1943–1944 г. были развернуты работы по восстановлению Ростовской, Донбасской, Харьковской, Киевской, Днепровской, Брянской, Воронежской и других энергосистем. Предметом особого внимания было возрождение Днепровской ГЭС. В декабре 1944 г. ГКО принял специальное постановление о восстановлении станции. За период 1943–1944 гг. на электростанциях, располагавшихся на освобожденных территориях, было введено в эксплуатацию более 1 млн. кВт мощностей. Таким образом, еще до окончания войны страна восстановила 20% потерянных мощностей. В 1945 г. работы по восстановлению велись уже на всей территории СССР.
Восстановление энергетического хозяйства по целям и методам ведения работ можно разделить на два этапа. На первом из них стояла самая неотложная задача – дать электрическую энергию городам, поселкам, уцелевшим предприятиям, а также хозяйству фронта. Поэтому было принято решение о восстановлении тех предприятий и оборудования, которые подверглись минимальным разрушениям. Отступавшие захватчики уделяли наибольшее внимание выводу из строя самых крупных, оснащенных современным оборудованием электростанций. Наибольшему разрушению подверглись Дубровская, Сталиногорская, Штеровская, Зуевская, Криворожская, Шахтинская ТЭС, а также Днепровская, Свирская, Кегумская и Баксанская ГЭС.
Учитывая большую степень разрушения объектов, было сформулировано два главных принципа их восстановления. Во-первых, работы должны были вестись комплексно, охватывая все звенья энергетического хозяйства – от генерирующего источника до потребителя. Во-вторых, при монтаже первоочередных, то есть наименее поврежденных агрегатов, использовать части любых других машин, которые также подлежали восстановлению, но позже. Это решение, с одной стороны, ускоряло ввод оборудования, но с другой вело к его разукомплектации, что увеличивало продолжительность работ на втором этапе. С целью предотвращения в будущем замедления темпов введения в строй оборудования проводилась его инвентаризация с составлением графиков изготовления недостающих частей. Заказы на их производство размещались среди энергомашиностроительных заводов и ремонтных мастерских энергосистем.
Большую роль на первом этапе восстановительных работ сыграли энергопоезда. Они выполняли функции небольших мобильных электростанций. В качестве парогенераторов использовались паровозы. Турбоагрегат и конденсатор к турбине монтировались на отдельных железнодорожных платформах, распределительное электрическое устройство со щитом управления и жилые помещения размещались в двух крытых вагонах. В течение 1943–1944 гг. было создано 19 энергопоездов суммарной мощностью 21 тыс. кВт. За это же время они выработали 15,5 млн. кВт-ч электроэнергии. Первый поезд обеспечивал электроэнергией Сталинград. Вслед за ним передвижная энергетика обслуживала города Ростов, Харьков, Киев, Севастополь, районы Донбасса и Кривого Рога. Два энергопоезда были отправлены в Крымский район, три – в Белорусскую ССР и пять – в Латвийскую, Литовскую и Эстонскую ССР. Для ввода в действие энергопоезда требовалось от двух до четырех недель – ничтожный срок по сравнению с временем, уходившим на восстановление и пуск стационарных электростанций. Энергия поездов шла на освещение, подачу воды в жилые помещения, ее откачку из затопленных шахт, проведение восстановительных работ в сфере городского хозяйства. После восстановления электростанций энергопоезда передвигались в другие районы.