В первые годы Великой Отечественной войны энергетическое хозяйство на оккупированных территориях оказалось практически полностью разрушено, и уже к концу 1941 года установленная мощность электростанций в стране сократилась более чем в два раза, составив 6,6 млн кВт. В условиях стремительного продвижения противника оборудование электростанций подлежало срочному демонтажу и эвакуации на восток, где оно зачастую монтировалось в крайне упрощённых условиях, включая размещение под открытым небом, чтобы обеспечить энергоснабжение эвакуированной оборонной промышленности. Оборудование, не успевшее покинуть зону боевых действий, попадало в распоряжение немецких войск: за период оккупации было вывезено около 1400 турбин, сопоставимое количество котлов, более 11 тыс. генераторов, а также значительные объёмы трансформаторов, электродвигателей, кабельной продукции и контрольно-измерительной аппаратуры.
Сохранение кадрового потенциала отрасли было признано задачей стратегического значения: в июле 1941 года Государственный комитет обороны принял решение о бронировании работников энергетики, исключив как их мобилизацию, так и возможность добровольного ухода на фронт, а уже в сентябре из действующей армии были отозваны около двух тысяч инженеров-энергетиков. Эвакуация оборудования осуществлялась в два этапа - сначала с полным демонтажом и отправкой комплектных узлов, а затем в режиме ограниченного времени, когда вывозились лишь ключевые агрегаты. Значительная часть этих работ велась непосредственно в зоне боевых действий: демонтаж оборудования на ряде крупных электростанций, включая объекты в Запорожье, Кривом Роге и Харькове, проходил под обстрелами и в условиях оперативного окружения.
Не менее сложной задачей стал демонтаж уникальных энергетических установок, который в ряде случаев оказался невозможен из-за стремительно меняющейся обстановки на фронте: часть гидроагрегатов Днепровской ГЭС и крупных турбоагрегатов мощностью до 100 тыс. кВт не удалось эвакуировать, а часть демонтированного оборудования была утрачена в пути. При этом в отдельных случаях принимались решения о выводе объектов из строя, как это произошло с Днепровской ГЭС, где разрушение плотины позволило предотвратить использование станции противником.
В условиях угрозы захвата ключевых объектов энергоснабжения особое значение приобрело обеспечение работы энергосистемы Москвы, нагрузка на которую была перераспределена между станциями восточного сектора.
Одновременно с этим происходило ускоренное развитие энергетики в восточных регионах страны, куда была перебазирована значительная часть промышленности. Урал, Сибирь и Казахстан стали ключевыми центрами наращивания мощностей: ввод новых тепловых электростанций и расширение действующих объектов позволили к 1944 году удвоить показатели по сравнению с довоенным уровнем, несмотря на сохранявшийся дефицит генерации.
Ключевую роль в стабилизации энергоснабжения центральных регионов сыграл досрочный ввод Рыбинской ГЭС, строительство которой велось в тяжёлых условиях — при дефиците ресурсов, неблагоприятной погоде и под угрозой бомбардировок. Работы по монтажу линий электропередачи через Волгу сопровождались авиаударами, однако объект был введён в эксплуатацию в ноябре 1941 года и обеспечил подачу электроэнергии в Москву в критический период.
Дополнительным инструментом восстановления энергоснабжения стали энергопоезда - мобильные электростанции, сформированные на базе железнодорожных платформ с использованием паровозов в качестве парогенераторов. В 1943–1944 годах было создано 19 таких установок общей мощностью 21 тыс. кВт, которые применялись для обеспечения временных. нужд в освобождаемых районах и на восстановительных работах.
По мере освобождения территорий масштаб восстановительных работ увеличивался, при этом основной объём приходился на тепловую генерацию, на долю которой приходилось около 80% утраченных мощностей.