Вторая мировая война, по мнению некоторых историков, началась не с вторжения Германии в Польшу в сентябре 1939 года, а со случившегося на несколько месяцев раньше сражения в Монголии, произошедшего всего в 640 км от Транссиба и продолжившего русско-японскую борьбу за Маньчжурию. С момента захвата Японией Маньчжурии напряжение между японской Квантунской армией и пограничными отрядами Красной армии на монгольской границе постоянно нарастало. Летом 1938 года произошло крупное столкновение, в результате которого на озере Хасан, недалеко от Владивостока, было убито в общей сложности 750 человек[169]. Японцы потерпели поражение; но к этому времени при молчаливой поддержке японского правительства поначалу незначительный конфликт перерос в куда более серьезные бои на Халхин-Голе.

Теоретически независимая Монголия на самом деле являлась государством-сателлитом СССР, так же как Маньчжурия (Маньчжоу-го) находилась под контролем Японии, и в мае 1939 года пограничный спор между двумя государствами привел к короткой, но полномасштабной войне. Отряд монгольской кавалерии продвинулся вглубь маньчжурской территории и был атакован силами Квантунской армии. Красная армия дала японцам решительный отпор, в район боевых действий были стянуты войска — 58 000 солдат под командованием маршала Г. К. Жукова при поддержке 500 танков и 250 самолетов, готовых в любой момент нанести контрудар[170]. На подготовку ушло несколько месяцев, что объяснялось значительным расстоянием до ближайшей железнодорожной станции, но японцы, как ни странно, даже не подозревали об этом наращивании сил в регионе. Когда в конце августа началось главное наступление, советские войска быстро одолели японцев и одержали решительную победу, которая имела гораздо более широкое значение и, вероятно, изменила в конечном итоге ход Второй мировой войны, поскольку японцы увидели, что Красная армия сильнее, чем предполагалось. Поэтому 22 июня 1941 года они не начали вторжение в Россию одновременно с Германией. Вместо этого японцы сосредоточили свое внимание на юге, а не на севере, что в конечном итоге привело к нападению на Перл-Харбор.

В 1941 году Сталин отреагировал необыкновенно быстро, перебросив войска с востока на запад, чтобы дать отпор фашистам. Он узнал о готовящемся нападении за десять дней до него и отдал приказ о перевозке отрядов Красной армии по Транссибу, которую Саймон Себаг-Монтефиоре назвал «одним из несомненных чудес тылового обеспечения времен войны», «через всю Евразию на идущих без остановки поездах» было переброшено «400 000 свежих частей, 1000 танков и 1000 самолетов». Последний поезд отправился на запад 17 июня, и войска заняли секретную дислокацию позади Москвы.

Транссибу Вторая мировая война пошла на пользу. Это был более спокойный период по сравнению с Первой мировой войной, поскольку благодаря отпору, данному японцам, линия не была напрямую задействована в боевых столкновениях. Но загрузили ее до предела. Как и предсказывал Сталин, немцы вторглись на Украину, отрезав русским доступ в Донбасс. Поэтому уголь приходилось доставлять из района Кузнецкого бассейна и карагандинских месторождений в Казахстане, которые, к счастью, соединялись новой линией, позволявшей миновать большую часть Транссиба.

С учетом активного использования железной дороги на ней постоянно осуществлялась программа модернизации, а непрерывные усилия по увеличению мощности увенчались появлением дополнительных соединительных веток, улучшением сигнальной системы и строительством новых параллельных маршрутов. Чистки также прекратились, что позволило работникам железной дороги вздохнуть свободно вместо того, чтобы жить в постоянно страхе, хотя многие компетентные руководители отрасли были казнены.

После нападения Германии на СССР в 1941 году началась немедленная эвакуация промышленных предприятий из потенциально опасных районов, для чего были выделены сотни специальных поездов. С удивительной ловкостью целые заводы грузились в вагоны, после чего их поспешно перевозили в заранее запланированные места. Большая часть промышленных предприятий была переброшена в Западную Сибирь. Челябинск стал центром танкостроения на базе местного тракторного завода, а некоторые заводы были передислоцированы еще дальше на восток. По утверждению одного из историков, «возможно, это был самый главный успех Советов во Второй мировой войне, который способствовал их окончательной победе над Германией. Заводы были перенесены на другое место в течение нескольких недель и немедленно приступили к выпуску огромного количества военной продукции»

Транссиб также являлся потенциальным путем отхода для Сталина. Все было тщательнейшим образом подготовлено к эвакуации диктатора и его главных министров и членов правительства в Куйбышев (Самара), паровозы круглосуточно стояли под парами, и поезда были готовы в любой момент покинуть Москву — раньше, чем немцы успеют захватить столицу.

Еще одна важная роль Транссиба заключалась в транспортировке войск с Урала и из Азии, а также грузов из Владивостока, куда их доставляли американцы. В отличие от тех, что попадали в порт в период Первой мировой войны, товары благополучно достигали своей цели; таким образом, при советской власти управление железной дорогой осуществлялось намного успешнее, чем при царизме. Поезда часто возвращались, везя еще больше несчастных, направлявшихся в лагеря, среди которых, по словам Таппера, были «социально-враждебные» поляки, «ненадежные» граждане прибалтийских государств и представители «вероломных» этнических меньшинств, которые якобы сотрудничали с немцами. Кроме того, в лагеря, которых тогда насчитывалось более сотни, отправляли тысячи немецких и японских военнопленных; к концу войны уровень выживаемости в них составлял менее 10%. Фактически оставались в живых только те из заключенных, кому удавалось устроиться на канцелярскую или административную работу. Остальные, оказывавшиеся на тяжелых работах, неизбежно погибали от голода или болезней. То, как обращались с заключенными в лагерях, больше было похоже на медленную форму убийства, поскольку тем, кто не выполнял полную норму, полагался урезанный паек, из-за чего слабеющие люди не могли выполнять то, что от них требовали. Быть сосланным в Сибирь при Сталине означало еще худшую судьбу, чем при царе. Хотя после войны количество лагерей сократилось, а условия в них немного улучшились, большая часть из них закрылась только после смерти Сталина, а некоторые просуществовали вплоть до горбачевской эпохи.

Вторая мировая война снова продемонстрировала важность Транссиба для интересов России в Азии, а также необходимость его защиты. Наряду с продолжением работ по усовершенствованию (прежде всего электрификации) линии сразу после войны возникла идея о строительстве параллельной трассы, и этот проект поставил перед своими строителями еще более масштабные задачи.