Поступило указание приступить к организации производства заготовок для снарядов, а также изучить вопрос изготовления брони для танков. На комбинате было создано бронебюро, которое взялось за разработку технологии производства брони. По рекомендации учёных из Ленинграда решено было варить броню «дуплекс-процессом», то есть в одной печи получать расплав, а затем в специально оснащённой «кислой» – доводить металл до нужного качества. И 23 июля 1941 года, через месяц после начала войны, на третьей мартеновской печи ММК была получена первая броневая сталь.
Для того чтобы скорее дать фронту броневой лист, было принято решение катать лист на блюминге – мощном прокатном агрегате, единственным назначением которого считалось обжатие стальных слитков, превращение их в заготовку квадратного сечения (блюмсы). Испытание производства броневого листа на блюминге прошло успешно, и танкостроительные заводы получили магнитогорскую броню на полтора месяца раньше срока, установленного правительством. В сентябре 1941 года была создана и окончательно отработана новая технология выплавки броневой стали в больших мартеновских печах с основным подом. Этим открытием магнитогорцы совершили переворот в металлургии качественной стали.
Производство бронелиста на ММК к концу 1941 года превысило его довоенный выпуск всеми предприятиями Наркомчермета. Одновременно набрали мощь специализированные участки и цехи по производству снарядов, ручных гранат, деталей к реактивным снарядам и другой оборонной продукции. Магнитка превращалась в боевой арсенал Родины.
Выполняя заказы оборонной промышленности, ММК за годы войны освоил много новых марок стали. Среди них были автоматные, ствольные, снарядно-бронебойные. В первой половине 1942 года строители Магнитки ввели в строй мартеновскую печь № 19, коксовую батарею и стан «2350», эвакуированный из Запорожья.
В 1942–1944 годах комбинат давал стране 33 процента чугуна, 25 процентов стали и проката, 56 процентов железной руды и 30 – кокса.
В горячих цехах в адских условиях, по двенадцать часов, не жалея себя, трудились подростки и женщины. Часто рабочие не ходили домой и оставались на производстве, чтобы иметь больше времени на отдых.
При этом Магнитогорск с населением 250 тысяч человек имел всего два жилых квартала, а большая часть горожан продолжала ютиться в бараках, не имея постоянной электрической энергии. Подача её была жёстко ограничена в промышленных центрах Урала и Сибири. В городах вырастали новые цехи, эвакуированные с оккупированных территорий, они требовали электричества, а брать его было неоткуда...
Из суровых испытаний военных лет комбинат вышел окрепшим, со значительно выросшими производственными мощностями, с закалёнными в трудностях рабочими и инженерными кадрами.