Саботаж экономических и политических мероприятий оккупантов не был единственным методом борьбы. Подпольные организации создавали диверсионные группы и новые партизанские отряды, собирали и заготавливали для них оружие, боеприпасы, снаряжение, осуществляли диверсионные акты и боевые выступления против захватчиков.
В сентябре 1941 г. киевские подпольщики осуществили диверсии на станции Киев-Товарная, в цехах Киевского паровозоремонтного завода и железнодорожных мастерских, депо, в привокзальном отделении почты, на водокачке, фабриках им. М. Горького и им. Розы Люксембург. Они всячески саботировали восстановление мостов через Днепр, заводов «Большевик», «Ленинская кузница» и других важнейших промышленных объектов города.
Осенью 1941 г. были осуществлены диверсии на аэродромах Харькова и Чугуева. В результате боевых и диверсионных действий подпольных групп систематически выводились из строя паровозы на ст. Гречаны и Христиновка, летели под откос железнодорожные эшелоны около ст. Беспаловка на Харьковщине, мосты Красноармейски и Горловки на Донбассе, в районе Кривого Рога и других местах.
Начало партизанской борьбы. Наиболее активной формой всенародной борьбы в тылу врага были вооруженные действия партизанских формирований. ЦК КП(б)У и местные подпольные партийные организации большое внимание уделяли укреплению действующих и созданию новых партизанских отрядов, обеспечению их кадрами и вооружением. С этой целью осенью 1941 г. на связь с партизанами Украины прибыло 46 человек из советского тыла. Вскоре они наладили связь с 85 отрядами. На производство партизанского вооружения и снаряжения осенью 1941 г. переключился ряд предприятий Харькова, была создана специализированная лаборатория по разработке и изготовлению мин различных систем и ручных гранат, изготовлялись портативные коротковолновые радиостанции.
Военные советы и политорганы фронтов и армий, действовавших на территории республики, устанавливали непосредственные связи с партизанскими отрядами и диверсионными группами прифронтовых районов, помогали им оружием, снаряжением, агитационно-пропагандистской литературой. Политуправление Южного фронта в течение ноября и декабря 1941 г. направило в тыл противника в партизанские отряды 55 связных.
В целях усиления военного руководства партизанскими отрядами в прифронтовой полосе и координации их действий с частями Красной Армии при военных советах фронтов осенью 1941 г. с участием представителей местных партийных органов стали создаваться специальные оперативные группы. 1 ноября 1941 г. при военном совете Юго-Западного фронта была создана такая оперативная группа во главе с секретарем ЦК КП(б)У М. С. Спиваком. В ее состав вошли ответственные работники ЦК КП(б)У и ЦК ЛКСМУ: Н. Е. Гавриленко, Л. П. Дрожжин, А. Н. Зленко, Г. Н. Караваев, В. С. Костенко, Н. А. Кузнецов, В. А. Нарыжный, И. Ф. Чепурной. Группа имела своих представителей при военных советах армий, действовавших в составе фронта. Она провела большую работу по организации партизанских формирований и партийного подполья на Украине. Только в I квартале 1942 г. группа подготовила и направила на оккупированную территорию 408 человек.
Деятельность ЦК КП(б)У, местных партийных комитетов и политорганов фронтов и армий обеспечила широкий размах партизанской борьбы на Украине. Боевые действия партизанских отрядов в тылу врага начались сразу же после вступления немецко-фашистских оккупантов на советскую землю. В западных областях УССР, на которые пришелся первый удар гитлеровцев, уже летом 1941 г. стали проявлять себя партизанские отряды и группы под командованием Н. П. Конищука, М. С. Корчева, А. К. Кундиуса, М. И. Мисюры, Ю. М. Собесяка, Д. М. Хвищука и др.