Все изменила война. В сентябре 1941 года, когда немцы наступали в сторону Москвы, все киностудии по решению правительства были эвакуированы на восток в Алма-Ату. 950 сотрудников Мосфильма, отказавшись от брони, ушли добровольцами в дивизии народного ополчения и в Особую 3-ю Московскую Коммунистическую стрелковую дивизию. 685 работников студии были награждены орденами и медалями, 146 мосфильмовцев не вернулись с фронта…
В зданиях на Воробьевых горах остался работать лишь один цех специального назначения, в котором группа мастеров, инженеров и сотня подростков выполняли военные заказы - изготавливали детали реактивных снарядов и десантных лодок.
В конце 1941 года на базе местной Алма-Атинской студии художественных фильмов и эвакуированных «Мосфильма» и «Ленфильма» - возникла Центральная Объединенная Киностудия художественных фильмов (ЦОКС). В трудных условиях было быстро налажено производство фильмов - вместо павильонов использовался цирк «шапито», под его громадным куполом размещались крупные макеты и фоны, картины снимались в плохо приспособленных помещениях, при острой нехватке актеров, технических работников, в условиях жесточайшего дефицита пленки, аппаратуры и т. д.
В этот период встал вопрос, что делать с незаконченными фильмами, начатыми еще в мирное время - как например «Свинарка и пастух». Режиссер Иван Пырьев вспоминал: «Я решил, что продолжать съемки нашего сугубо мирного фильма нет никакого смысла. Многие члены нашей съемочной группы подали заявления о вступлении в ряды армии, получил повестку явиться в военкомат и я. Поставив об этом в известность директора студии, я на другой день утром уже был на сборном пункте. Однако, когда нас, «запасных», осмотрели, зарегистрировали и построили, чтобы отвести в казармы, во двор въехала легковая машина студии... меня тут же «извлекли» из строя, посадили в машину и увезли обратно. Оказывается, было получено указание съемки «Свинарки» во что бы то ни стало продолжить, а меня на время съемок забронировать. Четыре месяца, в период вражеских налетов на Москву, мы снимали наш фильм... 12 октября мы сдали «Свинарку» руководству Комитета, а 14-го срочно вместе со студией вынуждены были эвакуироваться в Казахстан».
В тяжелейших фронтовых условиях людям гораздо больше, чем в мирное время требовался отдых. Именно поэтому во время войны кинопроизводство было приравнено к военному - несмотря ни на что в эти годы продолжали сниматься искрометные комедии или фильмы, поддерживающие общий боевой дух, а многие популярные актеры выезжали на фронт в составе особых фронтовых бригад.
Уже в конце 1942 года, как только стало возможно, было приняло решение о восстановлении киностудии «Мосфильм». Необходимо было возобновить работу всех производственно-технических и подсобных цехов, и из Алма-Аты стали возвращаться творческие работники и инженерно-технический персонал. На студию командировались демобилизованные из армии после ранений старые работники. Кроме того, на Мосфильме было организовано небольшое художественно-ремесленное училище для подготовки новых кадров. И уже к концу 1943 года все основные цеха студии работали с полной загрузкой. Всего за военные годы на «Мосфильме» было создано около двадцати полнометражных картин, в том числе и знаменитые картины «Иван Грозный» Сергея Эйзенштейна, «Нашествие» Абрама Роома и др.
На центральной площади «Мосфильма» перед Главным корпусом к 20-летию Победы был открыт обелиск в память погибших работников студии. Отсюда они ушли на защиту Москвы и 146 человек отдали свою жизнь за свободу Родины. В майские дни здесь ежегодно проходят торжественные митинги, где чествуют ветеранов Великой Отечественной войны. Рядом расположен монумент - специально сделанный для съемок картины «Оптимистическая трагедия», он навсегда остался стоять на площади как символ несокрушимого мужества.
Несмотря на трудные годы войны кинопроизводство продолжало развиваться, и в 1944 году на специально созданной на студии аппаратуре был снят один из первых цветных фильмов - «Иван Никулин - русский матрос» (реж. И.Савченко).