Во время Великой Отечественной войны Челябинск играл большую роль как тыловой город. Население города выросло с 270 до 650 тысяч человек. На базе более двух сотен эвакуированных в 1941 году предприятий, которые сливались с местными производствами, создавались гиганты индустрии — ЧКПЗ, ЧМК, ЧТПЗ. В Челябинске с 1941 по 1945 год размещался народный комиссариат танковой промышленности, один из крупнейших промышленных наркоматов СССР. Кроме того, в городе размещались наркомат боеприпасов, наркомат среднего машиностроения, наркомат электростанций. С 21 августа 1943 года Челябинск становится городом республиканского (РСФСР) подчинения.Уже в начале войны Челябинск обрел второе, неофициальное имя — Танкоград. После соединения мощностей Челябинского тракторного завода с двумя эвакуированными предприятиями — ленинградским Кировским и Харьковским моторостроительным — огромное производство переключилось на выпуск танков. Массовое производство танков Т-34 было освоено всего за 33 дня. Впервые в мировой практике танкостроения сборка среднего танка была поставлена на конвейер. За период Великой Отечественной Войны в Челябинске было выпущено 60 тыс. танковых дизелей. С 1943 года на ЧТЗ выпускались самоходно-артиллерийские установки СУ-152, а затем и ИСУ-152. Всего за годы войны на заводе было произведено 18 тысяч боевых машин, что составляет пятую часть от всех выпущенных в стране.
На заводе им. Колющенко было освоено производство установки БМ-13 — знаменитых «Катюш».
Предприятия города в годы войны производили дизель-моторы, боеприпасы (патроны, мины, бомбы, фугасы, реактивные снаряды), электрооборудование для боевых машин, детали для танков и автомобилей ЗИС, бронированные стекла для самолетов и другую необходимую для победы продукцию. К концу войны в каждом третьем танке и боевом самолете была челябинская сталь.