Великая Отечественная война стала суровым испытанием для страны и системы МВПО. Особенно тяжелым периодом стали первые 17 месяцев.
Гитлеровцы подвергли массированным бомбардировкам крупнейшие города страны (Минск, Киев, Севастополь, Кишинев, Каунас, Мурманск) с целью сорвать мобилизацию и посеять панику в западных районах СССР. Эти планы не оправдались благодаря работе формирований МПВО.
С началом войны подразделения МПВО в западных и центральных районах страны были приведены в боевую готовность. За короткое время были построены сотни тысяч землянок и убежищ, в которых могли укрыться до 20 млн. человек. Все подвалы и погреба переоборудовали под убежища. Там где не хватало землянок, строились крытые щели.
Важную роль в укреплении защиты населения сыграло Постановление СНК СССР от 2 июля 1941 г. «О всеобщей обязательной подготовке населения к противовоздушной обороне». В соответствии с требованиями Постановления, женщины от 18-ти до 50-ти лет и мужчины от 16-ти до 60-ти лет были обязаны состоять в группах самозащиты и принимать участие в мероприятиях местной противовоздушной обороны.
ГУ МПВО НКВД СССР также разработало «Положение о группах самозащиты жилых домов, учреждений и предприятий». Одна группа (на 100-300 работающих или 200-500 жителей) состояла из 6 звеньев – противопожарного, противохимического, аварийно-восстановительного, медико-санитарного, убежищ и укрытий, охраны общественного порядка. За 1 год было создано более 80 тысяч групп самозащиты и подготовлено в противовоздушной и противохимической обороне 40 млн. человек.
Реорганизовывались и укреплялись основные службы МПВО – оповещения, аварийно-восстановительная, противопожарная, противохимическая и медико-санитарная.
По сигналу «Воздушная тревога» на чердаках и крышах, в подъездах зданий выставлялись бойцы МПВО. Для борьбы с зажигательными бомбами были сформированы и обучены в каждом домоуправлении самостоятельные противопожарные формирования, обеспечивающие охрану каждого строения, команды находились в постоянной готовности и приступали к тушению «зажигалок» немедленно. В одном только Ленинграде бойцы МПВО потушили около 40 тысяч «зажигалок» и 2700 пожаров, ликвидировали более 3000 крупных аварий, извлекали пострадавших из завалов, оказывали медицинскую помощь. Ценой невероятного напряжения сил удавалось не допускать перебоев в энергоснабжении города и обеспечивать защиту промышленных объектов и культурного наследия страны.
В прифронтовых городах формирования МПВО активно участвовали в создании оборонительных сооружений – 25000 противотанковых заграждений, более 800 огневых оборонительных точек, установили 45000 фугасов и мин.
В местностях, где было введено военное положение, на базе строительных трестов и ремонтных служб создавались городские аварийно-восстановительные отряды. Участковые противопожарные формирования были реорганизованы в роты и взводы.
Нередко бойцы МПВО направлялись на фронт. Они участвовали в боевых действиях, оказывали медицинскую помощь, минировали, устраивали лесные завалы, строили оборонительные сооружения, вытаскивали из водоемов и болот утонувшие танки. Пиротехники МПВО минировали мосты, переправы и дороги, выводили из строя предприятия промышленности.
Большое внимание уделялось маскировке и светомаскировке. Территория страны была разделена на три зоны: прифронтовая, зона досягаемости бомбардировочной авиации, глубокий тыл. В зависимости от зоны определялись требования к затемнению улиц городов, зданий, транспорта. Техническая маскировка обеспечивала защиту промышленных объектов Куйбышева, Горького и других производственных центров.
Определенную роль в защите объектов от вражеского огня играло создание ложных объектов. К примеру, в Москве перед появлением вражеской авиации на пустырях бойцы МПВО зажигали слабые огни, имитируя просчеты в светомаскировке. Летчики сбрасывали бомбы на ложные объекты. После этого команды МПВО поджигали заранее приготовленные вязанки хвороста и бочки с отработанным маслом. Эскадрильи самолетов, шедшие следом, сбрасывали на «пожар» фугасные бомбы. Примерно треть фугасных бомб в Москве были сброшены на ложные цели. Густая сеть ложных объектов была создана на улицах Ленинграда и других городов.
Большое внимание было уделено защите железных дорог, где Указом Президиума Верховного Совета СССР 15 апреля 1943 г. было введено военное положение. В сентябре того же года при НКПС СССР было создано управление МПВО НКПС. Кроме того, на железнодорожном транспорте прифронтовых районов создавались поезда-летучки (санитарные, дегазационные), пункты медсан-помощи, обмывочные пункты, восстановительные поезда.
Были приняты меры по своевременному обнаружению отравляющих веществ, применяемых врагом на территории СССР. С этой целью действовало более 32 000 метеохимических постов. Для дегазации местности формировались спецподразделения, число которых к концу войны достигнет 314 рот. Осоавиахимовскими организациями совместно с органами МПВО была проделана большая работа по проверке противогазов находившихся у граждан. Для защиты прифронтовых территорий (быстро сдвигавшихся на Запад) от возможного химического нападения в 1944 г. был создан дополнительный резерв противогазов системы МПВО. Для сокращения сроков выдачи средств защиты, их хранение было возложено на местные советы добровольных организаций.
В освобожденных городах находилось огромное количество установленных немецкими войсками фугасов, противотанковых мин и мин-сюрпризов, представляющих большую опасность для возвращающихся жителей. Завалы, баррикады и повсеместные воронки от взрывов препятствовали движению по городу. Решение этих и многих других вопросов осуществлялось силами подразделений МПВО.
В годы Великой Отечественной войны МПВО обеспечила защиту в убежищах и укрытиях 25,5 млн. человек. Медико-санитарная служба оказала помощь более 135,2 тысячам пострадавших граждан. Противопожарная служба ликвидировала 10133 пожара и без малого 78 тысяч возгораний. Силы МПВО ликвидировали 2744 очага поражения и разобрали свыше 435 м3 завалов. Пиротехнические подразделения МПВО обезвредили 432 тысячи фугасных и зажигательных авиабомб, 523 тысячи мин и артиллерийских снарядов, огромное количество других боеприпасов.
Части, формирования и команды МПВО успешно справлялись с ликвидацией последствий более 30-ти тысяч налетов вражеской авиации, обрушивших на наши города около 1 млн. 600 тысяч фугасных и зажигательных бомб.
Вклад подразделений МПВО в дело Победы над фашистской Германией был высоко оценен. За мужество и отвагу свыше 300 тысяч бойцов и командиров МПВО были награждены орденами и медалями.