В то время когда работа почти всех гидроэлектростанций была остановлена, а их оборудование отправлено в глубокий тыл, Угличская и Рыбинская ГЭС продолжали снабжать страну электроэнергией. Всего за годы Великой Отечественной войны обе станции выработали около 4 млрд кВт·ч энергии, а через их шлюзы прошли миллионы тонн грузов для Москвы и — через Волго-Балтийскую систему — для защитников осажденного Ленинграда.
С самого первого дня войны фашисты держали курс на Москву. Экономика нашей страны несла потери — неприятель захватывал либо уничтожал одно предприятие за иным. Значительную часть промышленных объектов удалось эвакуировать на восток, но те, что оставались в прифронтовой зоне, в полной мере ощутили недостаток энергии. Термо станции, которые питали столицу, практически бездействовали — не хватало горючего, в особенности после захвата противником шахт Донбасса. К ноябрю 1941 года энергообеспечение стратегических промышленных объектов во многом зависело от Верхневолжского каскада ГЭС.
Но каскад еще лишь строился. Кстати, сначала предполагалось сооружение 3-х гидроузлов суммарной мощностью 220 МВт в Мышкине, Ярославле и Калязине. Позднее эту схему изменили и оставили только два: в Угличе и Рыбинске — но суммарная мощность каскада удвоилась. Для ГЭС предусматривалось сделать однообразное гидросиловое оборудование. Количество гидроагрегатов и мощность Угличской ГЭС были меньше, чем Рыбинской — 2 и 6, 110 МВт и 330 МВт.
Работы на Угличском гидроузле развернулись сходу после принятия техпроекта. В октябре 1938 года было перекрыто русло Волги, а 8 декабря 1940 года и 20 марта 1941-го заработали 1-ый и второй гидроагрегаты. К началу Великой Отечественной войны ГЭС была практически достроена, но водохранилище еще не заполнилось до проектной отметки.
Стройку наиболее масштабного и трудоемкого Рыбинского гидроузла за год до нападения фашистов шло полным ходом. после начала войны ход работ значительно замедлился — стройке не хватало ни рабочей силы, ни материалов. Потому в особенности ценно, что 1-ые два агрегата на станции были запущены в сложнейший период обороны Москвы — в ноябре 1941-го и январе 1942-го. Работать энергетикам (в большинстве собственном это были девушки) приходилось в недостроенном здании ГЭС, без крыши, и тоже при непроектном уровне водохранилища.
Немцы знали о работающих на Волге ГЭС и всеми силами стремились вывести их из строя. Но, к счастью, ни одна из станций не пострадала от вражеских бомбардировок. Так, здание Угличской ГЭС в целях маскировки было закрыто досками плюс к этому его охраняли русские зенитчики. В осеннюю пору 1941 года сюда был переброшен зенитный артиллерийский дивизион, в 1943 году к нему добавился очередной. Огромную часть дивизионов также составляли девушки.
Не обошлось и без небезопасных случаев. О одном из их поведал «Рыбинским известиям» ветеран Рыбинской ГЭС Виктор Афонин: « Был вариант: опоры ставили через Волгу в районе мехзавода. Они 70 метров высотой, громадные. Как раз, когда начали подымать их, фашистские самолеты налетели. А бросать и уходить от устройств нельзя, пока не поставишь мачты вертикально. Никто не побежал. Немцы бомбят, один заход сделали, не попали — всё в Волгу, позже 2-ой заход. Молвят, одна зенитка как долбанула в какой-то из самолетов — он и упал в Волгу. А остальные повернули обратно».
Обе ГЭС были неповторимыми русскими проектами: на стройки не приглашали иностранных консультантов, оборудование употребляли лишь отечественное. Агрегаты для их создавались на Ленинградском железном заводе и заводе «Электросила», которые продолжали свою работу, невзирая на блокаду. Создание на «Электросиле» не встало даже тогда, когда прекратилось водоснабжение, застыла котельная, закончила поступать электроэнергия. На заводе оставалось всего 1,3 тыс. человек. Они наладили аккумуляторную батарею, которую заряжали генератором, приводимым в движение небольшим керосиновым движком. Для освещения употребляли трансформаторное масло. Люди гибли от голода и обстрелов, но упрямо продолжали работу. после прокладки «кабеля жизни» энергоснабжение завода улучшилось, и 6 марта 1943 года постановлением Муниципального комитета обороны было восстановлено создание генераторов на «Электросиле». Первым большим заказом стал новейший, 3-ий гидроагрегат для Рыбинской ГЭС.
Но даже недостроенные станции давали электроэнергию: в начале войны ими производилась половина всей потребляемой Москвой энергии, а к 1945 году, когда была восстановлена работа тепловых станций, — третья часть. Трудились гидроэнергетики в нечеловеческих критериях. Так, чтоб запустить 2-ой агрегат на Рыбинской ГЭС, профессионалы работали в три смены, день и ночь, прямо на рабочем месте ночевали, там и еду готовили. Жили они в вагонах-теплушках, в которых стояли малогабаритные печки-буржуйки.
Героический труд гидроэнергетиков был отмечен на самом высочайшем уровне. За бесперебойное энергоснабжение Москвы в военное время коллективу Рыбинской ГЭС было передано на вечное хранение Красноватое знамя Наркомата электростанций и ЦК профсоюза работников электротехнической индустрии. А 14 июля 1944 года «за выдающиеся успехи и технические заслуги по строительству гидроузлов на реке Волге» был награжден 161 человек. Они все получили ордена и медали.