С началом войны оказалось, что основная нагрузка отступавших войск и эвакуировавшегося населения легла именно на автомобильные дороги, которые к этому совершенно не были подготовлены. В соответствии с постановлением Государственного Комитета Обороны (ГКО) от 15 июля 1941 года в Красной армии образовали Автомобильно-дорожное управление, в задачу которого входило наведение порядка на дорогах. В свою очередь, НКВД сформировал семь военно-дорожных управлений (ВДУ), по пять отрядов в каждом, выполнявших ремонтные и мостовые работы на дорогах за тыловыми границами фронтов.
Быстрое продвижение немецких войск по территории нашей страны вызвало огромный поток беженцев, грузовых транспортов и отступавших частей, который двигался на восток, в том числе и через Москву. Для того чтобы эта стихийная лавина больших масс людей и техники, попав на улицы города, не парализовала столицу, Сталин И.В. поставил перед ГУШОСДОРом труднейшую задачу: в кратчайший срок построить вокруг Москвы кольцевую дорогу, которая позволила бы направить движение транспорта и людей обходным путём. Несмотря на все трудности, работники Главка быстро провели полевые изыскания, и такая дорога протяженностью 125 км, соединившая 10 автомобильных и 11 железных дорог, сходившихся в столицу, была построена в заданный вождём срок.
В связи с тем, что многие оборонные предприятия находились в глубине страны или были туда эвакуированы, железные дороги не справлялись с доставкой их продукции на фронты. ГКО поручил ГУШОСДОРу вопросы строительства и содержания автомобильных дорог в глубоком тылу. В соответствии с этим распоряжением началось строительство дорог Горький — Казань, Ульяновск — Куйбышев, Рязань — Пенза — Куйбышев и др. Прокладывались дороги и в тех направлениях, по которым США и Англия по ленд-лизу направляли технику и военные грузы [90].
Для повышения оперативности управления всеми силами, отвечавшими за прифронтовые дороги, в мае 1942 года постановлением ГКО было создано Главное управление автотранспортной и дорожной службы Красной армии, в которое помимо армейских частей вошли все полевые подразделения ГУШОСДОРа НКВД. Поскольку бригадного инженера Федорова В.Т. назначили заместителем начальника этого военного Главка, то вместо него ГУШОСДОР возглавил комиссар госбезопасности II ранга Павлов К.А. Нехватка сил и средств привела к тому, что в 1943 году ГУШОСДОР мог проводить только текущий и средний ремонт дорог, позволявший содержать их «в проезжем состоянии». Затем на освобождавшейся от врага территории началось восстановление разбитых дорог, которые при отступлении немцы основательно попортили. Только на территории Российской Федерации фашисты разрушили и повредили 13836 километров дорог и 156 тысяч погонных метров мостов. От взрывов заложенных под дорожное полотно фугасов на проезжей части зияли воронки до пяти метров глубиной и порядка 20 метров в диаметре, а в иных местах и побольше. В целях обеспечения ремонтно-строительных бригад рабочей силой в составе ГУШОСДОРа стали организовывать исправительно-трудовые лагеря. К концу войны на восстановлении дорог трудилось почти двадцать тысяч заключённых. Помимо этого, в систему Главка стали возвращать откомандированных в Наркомат обороны инженерно-технических работников, а также направили десять рабочих колонн по 10 тысяч человек «из числа контингентов, не годных для службы в Красной армии, но годных к физическому труду». Для восстановления дорог разрешили привлекать местное население «в свободное от сельскохозяйственных работ время, в порядке трудгужповинности и трудучастия». В дополнение к той технике, которая стала передаваться дорожникам из Красной армии, рекомендовалось собирать и использовать для работы трофейные дорожные машины и автотранспорт, «завезенные и брошенные противником». Рабочие кадры начали направлять на курсы подготовки квалифицированных шоферов, трактористов, грейдеристов, мотористов, укатчиков и пр. К последней военной зиме СНК СССР утвердил «сеть особо важных автомобильных дорог», которые Главдорупру Красной армии и ГУШОСДОРу НКВД следовало содержать «в проезжем состоянии» (все остальные общесоюзные дороги — «в общем порядке»). К «особняку» отнесли дороги, ведущие из Москвы в Горький, Ярославль, Харьков, Ленинград, Минск и Брест, из Ленинграда в Киев и Нарву — Таллин, из Риги в Каунас и Псков, а также Минск — Вильнюс — Каунас, Киев — Житомир — Львов — Перемышль, Ровно — Ковель — Брест, Харьков — Ростов — Дзауджикау и Тбилиси — Джульфа. Весной 1945 года строительно-восстановительные работы производились на дорогах Москва — Минск (в районе Вязьма — Смоленск), Москва — Харьков (в районе Орёл — Курск), восстанавливались Харьковский автодорожный институт и завод дорожных машин в Пушкине, возобновил деятельность Ленинградский филиал ДОРНИИ [50].