Вероломное нападение фашистской Германии на нашу страну прервало созидательную жизнь города. С первых дней войны десятки тысяч харьковчан ушли добровольцами на фронт. 18 692 коммуниста и 86 424 комсомольца-харьковчанина пополнили ряды Красной Армии. 85 тысяч добровольцев города составили корпус народного ополчения. Более 100 тысяч харьковчан трудились на сооружении оборонительных объектов, опоясав город двумя, а на некоторых участках — тремя линиями противотанковых рвов. Опираясь на мощную систему оборонительных сооружений, созданных героическим трудом харьковчан, части Красной Армии в упорных боях на некоторое время задержали продвижение гитлеровских войск, что дало возможность провести эвакуацию населения, промышленных предприятий, научных и учебных учреждений на восток страны.
Оккупировав город, фашисты установили в нем режим кровавого террора и насилия.
Но близился час освобождения Харькова. 23 августа 1943 года войска Степного фронта при активном содействии частей и соединений Воронежского и Юго-Западного фронтов освободили город от фашистских захватчиков. В боях за Харьков с великой силой проявилась нерушимая дружба народов Советского Союза. Более 220 воинов различных национальностей, сражавшихся с врагом на земле Харьковщины, были удостоены высокого звания Героя Советского Союза. Харьковчане свято чтут память о героических подвигах сынов нашей Родины. Свыше двадцати улиц Харькова названы именами героев, участвовавших в боях за город: дважды Героев Советского Союза Маршала Советского Союза И. С. Конева и Маршала бронетанковых войск П. С. Рыбалко, Героев Советского Союза Э. Б. Ахсарова, А. А. Деревянко, П. С. Кандаурова, С. Н. Орешкова, А. И. Ощепкова, П. Н. Широнина и других.
После освобождения Харькова началась большая и напряженная работа по его восстановлению. Материальный ущерб в размере 33,5 млрд. рублей причинили фашисты народному хозяйству города и области. Гитлеровцы превратили в руины сотни промышленных предприятий, в том числе такие гиганты индустрии, как заводы транспортного машиностроения имени Малышева, тракторный, электромеханический, турбинный, «Серп и молот», станкостроительный, «Свет шахтера». Они взорвали и уничтожили все электростанции, железные дороги и предприятия связи. Были разрушены институты, техникумы, школы, больницы, библиотеки, музеи, Дворцы культуры, театры, 1600 тысяч квадратных метров жилого фонда. За время оккупации города фашисты полностью вывели из строя водопровод, канализацию, газоснабжение, трамвайное и троллейбусное хозяйство. Площади и улицы, особенно расположенные в центральной части Харькова, представляли собой груды развалин. Город был настолько разрушен, что делегации ряда капиталистических стран, посетившие его после освобождения, считали, что для восстановления необходимо 50 лет.
Однако трудящиеся Харькова в короткий срок полностью восстановили промышленные предприятия, научные и учебные учреждения, жилой фонд города. Уже через год после освобождения Харькова было восстановлено 247 промышленных предприятий, а к третьей годовщине освобождения города — более 70 процентов производственных площадей. В 1948 году объем промышленного производства харьковских заводов и фабрик достиг довоенного уровня.
После восстановления промышленность города сделала большой шаг вперед. В 1950 году выпуск валовой продукции превысил довоенный уровень на 21 процент, а в 1956 году — в четыре раза. В 1959—1965 годах было создано 8 комплексно-механизированных предприятий, 50 цехов, 40 участков, введено в действие свыше тысячи автоматических, полуавтоматических и поточных линий, тысячи новых автоматических агрегатных станков, освоено 1500 новых видов изделий.
Значительные работы были проведены на Харьковском железнодорожном узле. По своему техническому оснащению и грузообороту он стал занимать одно из первых мест в стране.
В 1970 году объем промышленной продукции, выпускаемой харьковскими предприятиями, возрос по сравнению с 1965 годом на 45 процентов. Производство продукции машиностроения и металлообработки увеличилось более чем в полтора раза.
Еще больших успехов добились трудящиеся Харькова в девятой пятилетке. На протяжении 1971—1975 годов объем промышленного производства на заводах и фабриках увеличился на 44,4 процента. 86 процентов прироста продукции получено за счет роста производительности труда. Почти на полмиллиарда рублей произведено сверхплановой продукции. Освоен серийный выпуск более чем 700 новых видов изделий. 800 изделиям присвоен Знак качества. На предприятиях города комплексно механизировано и автоматизировано 380 цехов и участков, введено в действие более 950 механизированных и автоматизированных линий.
Ныне Харьков — один из крупнейших машиностроительных центров страны. Более полумиллиона рабочих трудятся на 300 предприятиях города, изделия которых направляются во все уголки нашей страны и экспортируются в 60 зарубежных стран.
Возросла и роль Харькова как крупного научного и культурного центра страны. Ныне в городе работает 170 научных учреждений, в том числе 55 научно-исследовательских и 48 проектных институтов, 36 конструкторских и технологических бюро. Каждое пятое научное учреждение и каждый седьмой ученый Украины работает в Харькове. 80-тысячный коллектив научных работников Харькова насчитывает в своих рядах 500 докторов и свыше четырех с половиной тысяч кандидатов наук. 11 харьковчан— лауреаты Ленинской премии, свыше 50 — лауреаты Государственных премий СССР и УССР. Ученые города вносят весомый вклад в сокровищницу отечественной и мировой науки, успешно развивают новые направления в различных областях математики, физики, медицины, техники. Они оказывают большую помощь промышленным предприятиям в решении важных технических и инженерных проблем.
В Харькове создан и успешно работает Научный центр Академии наук УССР, целью которого является организация комплексных исследований фундаментальных проблем в области естественно-технических и общественных наук. Организованы новые научно-исследовательские институты АН УССР — Проблем машиностроения и Проблем криогенной биологии и медицины.
Харьков известен также как кузница высококвалифицированных кадров. В 21 высшем учебном заведении города обучается свыше 127 тысяч студентов. Семитысячный отряд научно-педагогических работников готовит квалифицированные кадры более 200 специальностей. Ежегодно харьковские вузы выпускают 18 тысяч специалистов, в том числе 10 тысяч инженеров ста машиностроительных специальностей. В 39 средних учебных заведениях обучается свыше 58 тысяч учащихся.
Большое внимание уделяется обучению детей. В 1976/77 учебном году в городе работало 186 школ разных типов, в которых обучалось свыше 166 тысяч учеников, а также девять детских и юношеских спортивных школ, городской Дворец пионеров, семь районных Домов пионеров, пять станций юных техников. В кружках и спортивных секциях занималось свыше тридцати тысяч детей.
В 1976 году в Харькове работало 27 профессиональных училищ (из них шесть созданы в годы девятой пятилетки), готовящих ежегодно 18 тысяч токарей, слесарей, наладчиков и других квалифицированных рабочих для промышленности, строительства, связи. В девятой пяти летке в Орджоникидзевском районе построено два центра профтехучилищ. Один из них готовит кадры массовых профессий для предприятий машиностроения, другой для строительных организаций. В 1976—1980 годах в городе будет создано еще два центра.