Начало Великой Отечественной войны застало Сахарова студентом третьего курса. Из-за слабого здоровья он не призван в армию, продолжает учебу в университете и в октябре 1941 г. вместе со своим факультетом эвакуируется из Москвы в Ашхабад
(Туркмения). «В Муроме мы провели десять дней в ожидании эшелона. Эти дни оказались для меня почему-то очень плодотворными в научном смысле – читая книги по квантовой («волновой») механике и теории относительности, я как-то сразу
очень много понял». В июле 1942 года Сахаров, закончив университет и получив диплом с отличием, отказывается от предложения продолжить обучение в аспирантуре по теоретической физике и предпочитает направление на работу на один из
оборонных заводов. В сентябре он прибывает в Ульяновск и поступает на патронный завод. Вот как в  книге "Воспоминания" (Сахаров А. Д. Воспоминания : в 2 т. (цитаты из 4 главы «На заводе в годы войны»)  сам будущий академик описывал свои ульяновские трудовые будни: " :
«На противоположной стороне реки были видны огромные фабричные корпуса, растянувшиеся на много километров, дымила труба заводской электростанции. Были также видны серые бараки рабочих общежитий (где мне предстояло жить), небольшой поселок многоэтажных домов и несколько рабочих поселков из домов деревенского типа.» (Описывает Ульяновск, когда только приехал)
«На постой нас поместили в деревенских домах. Мне навсегда запомнилась заброшенная в лесах деревенька, тревожная, трагическая атмосфера того времени, которая чувствовалась в каждой реплике, во взглядах встретившихся у колодца женщин, в необычно притихших детях. В деревне остались только женщины, старики и дети, образовавшие что-то вроде большой семьи.»
На рассвете мою хозяйку (у которой была корова) будили соседки, умоляя дать кто стакан молока для ребенка, кто блюдечко муки. Керосин берегли, коптилку зажигали лишь на время ужина. Остальное время сидели в темноте. Жили в деревне скудно, и чувствовалось приближение еще более трудных времен. Но не это было главным, а то чудовищное, что происходило где-то на западе.
Но сразу приступить к работе на заводе бывший студент не смог. Он был отправлен на лесозаготовки. Возможно, прежде чем допустить приезжего до военного производства, органы проверяли его надежность. Валил лес Сахаров, как вспоминал он сам, недалеко от Мелекесса. Для худенького бывшего студента работа была сложной. Впрочем, и его деревенский напарник к концу дня валился с ног. Но одним из главных впечатлений были не физические нагрузки, а разговоры у костра после рабочего дня.
«Я впервые услышал прямое, открытое осуждение Сталина.
- Если бы он был русский, больше жалел бы народ, – это говорил человек (рабочий-«подвозчик»), у которого на фронте погиб сын. Он недавно получил это известие», – записал одно из запомнившихся высказываний ученый.
Работать на лесозаготовке Сахарову пришлось недолго. Он повредил руку и вернулся в город. С заводским трудом тоже не сразу все сложилось. Поначалу он был назначен младшим технологом в заготовительный цех.
Где жил первое время, краеведы так и не выяснили: скорее всего, ночевал под лодками. Жилья тогда не хватало. Марина Мурзакова, сотрудник музея Ульяновского патронного завода:
«На берегу Волги были лодки перевернутые, и, таким образом, там как бы ночевали. Был такой ночлег: от дождя прятались, это, скорее всего, в теплое время года»

Заводской труд в целом производил угнетающее впечатление, вспоминал Сахаров.
"По ходу работы я бывал в большинстве цехов, ознакомился с производством и с условиями работы и, в какой-то мере, жизни рабочих. Это были очень сильные впечатления.
Работа на заводе (как и повсеместно по стране) производилась в две смены с 11-часовым рабочим днем без выходных. Формально выходной возникал при “пересменке”, т. е. когда рабочие ночной смены переходили в дневную, и наоборот. Но администрация, гоня план, устраивала пересменки очень редко, раз в несколько месяцев. (Я тоже работал по 11 часов, но почти всегда днем. Работая же ночью, я изматывался ужасно и понял, насколько это тяжело.)
В основных (штамповочных) цехах работали женщины, мобилизованные в большинстве из деревень. В огромных полутемных цехах сидели они свою смену у грохочущих прессов-автоматов, согнувшись на табуреточках и поджав ноги в деревянных ботинках от холодного пола, по которому текли мутные потоки воды и смазочных жидкостей. Головы у всех завязаны платками, так что обычно не видно не только волос, но и лиц, а когда видно, то поражает выражение какой-то отупелой усталости…»
« Еще хуже, чем в штамповочных, условия в “горячих” и химических цехах. В обеденный перерыв все рабочие получают так называемые стахановские обеды – несколько ложек пшенной каши с американским яичным порошком. Ни тарелок, ни ложек часто не бывает (впрочем, в нашем цеху налажено собственное производство штампованных ложек, и мы снабжаем ими весь завод). Кашу раскладывают на листах бумаги и тут же съедают, запивая из жестяных кружек подобием чая. У многих женщин в деревнях остались дети, и все мысли их – там. Но уволиться почти невозможно. Самовольный уход – 5 лет лагеря по Указу. Единственный способ – забеременеть…»
«В нашем цеху перед штамповочными операциями металлические полосы протравливают кислотой. Эту работу выполняют мужчины. Единственное оборудование – резиновые перчатки по локоть. Когда я по утрам встречаю травильщиков, идущих с ночной смены, мне страшно смотреть на их бледно-сине-желтые лица. На контрольно-смотровых операциях работают несовершеннолетние девочки – только их глаза справляются с этой работой и, конечно, постепенно портятся.»
Такова была заводская жизнь в Ульяновске. Потом я узнал, что в некоторых других местах было несколько лучше, но в некоторых, например на уральских заводах, – много хуже, тяжелей и голодней. О Ленинграде я не говорю. Всюду труднее всего было иногородним, эвакуированным и, конечно, подросткам-ремесленникам." 
В конце 1942 г. Сахаров разрабатывает модель прибора для контроля закалки бронебойных сердечников пуль для противотанковых ружей. Его изобретение внедряется в производство. В дальнейшем он продолжает конструкторскую работу на заводе и одновременно начинает первые самостоятельные научные исследования. «Работая на заводе, я написал несколько статей по теоретической физике и направил их в Москву на отзыв. Эти первые работы никогда не были опубликованы, но они дали мне то чувство уверенности в своих силах, которое так необходимо каждому научному работнику».