Ведущими отраслями промышленности Воронежской области в 1941 году были металлургия, металлообработка, машиностроение. С начала Великой Отечественной войны промышленность почти полностью перешла на выполнение военных заказов: выпуск и ремонт боевой техники, производство боеприпасов, оружия, армейского обмундирования, снаряжения.

С июля 1941 года на заводе имени Коминтерна производились реактивные установки БМ-13 («Катюша»), на заводе имени Ленина - комплектующие для них, на авиационном заводе - самолёты-штурмовики ИЛ-2, на заводе «Электросигнал» - полевые радиостанции. В июле 1941 года завод имени Дзержинского приступил к ремонту бронепоездов.

С приближением фронта в сентябре - октябре 1941 года началась эвакуация предприятий в восточные районы страны. Вывозилось ценное оборудование, инструменты, сырьё. Завод имени Дзержинского осенью 1941 года эвакуирован в город Красноярск, завод «Электросигнал» в октябре 1941 года эвакуирован в город Новосибирск, завод имени Ленина в декабре 1941 года эвакуирован в город Пензу и город Кунгур Молотовской области, завод имени Коминтерна эвакуирован в город Свердловск, завод имени Калинина эвакуирован в город Чимкент Казахской ССР. К концу 1941 года из города Воронежа было эвакуировано 117 предприятий.

В начале 1942 года часть предприятий была реэвакуирована. Возобновили работу завод имени Тельмана, завод имени Дзержинского, завод СК-2 имени Кирова, завод «Электросигнал», металлургические заводы города Липецка.

В конце июня 1942 года в связи с быстрым продвижением немецко-фашистских войск к городу Воронежу спешно началась 2-я эвакуация; оборудование и сырье большинства предприятий не могли быть вывезены полностью. Завод имени Дзержинского эвакуирован в город Чкалов (ныне город Оренбург). На левобережье реки Воронеж и реки Дон остались 102 предприятия промышленности союзного и республиканского подчинения (в основном пищевые), 273 предприятия областной промышленности и промкооперации, которые работали на нужды фронта. Предприятия на правом берегу реки Воронеж были почти полностью разрушены. Ущерб только одному заводу имени Дзержинского составил 130 000 000 рублей.

В феврале 1943 года начали действовать предприятия пищевой промышленности. С февраля 1943 года по решению Государственного Комитета Обороны (ГКО) в городе Воронеже были организованы мастерские по ремонту военной техники, танков; на базе ряда заводов осуществлялся ремонт авиационных моторов и самолётов.
В 1943 году - 1-й половине 1944 года возвратились из эвакуации Воронежские заводы и приступили к восстановлению цехов и наладке оборудования.
В апреле 1944 года наладил выпуск продукции завод имени Дзержинского, в июне 1944 году завод имени Коминтерна, в ноябре 1944 года завод имени Тельмана, во 2-й половине 1944 года завод «Электросигнал», в апреле 1945 года завод СК-2 имени Кирова.

С 1944 года начинается реконверсия промышленности, часть машиностроения переводится на выпуск сельскохозяйственных машин, оборудования для машинно-тракторных станций (МТС). В 1944-1945 годах построен Воронежский керамический комбинат, Воронежский стекольный завод, Воронежский завод санитарных изделий, Воронежский завод газогенераторных установок, в городе Липецке начато строительство Липецкого тракторного завода.