M. M. Кагановича 10 января 1940 года сняли с поста наркома и назначили директором завода № 24 в Казани. В 1941 году, когда начали разбирать причины неготовности ВВС к войне, он застрелился.

На пост наркома был назначен 36-летний А. И. Шахурин, имевший высшее экономическое образование, но активно работавший по партийной линии. Был секретарем комитета комсомола, секретарем парткома на заводе № 1 «Авиахим». Первым секретарем Ярославского (с 1938), а с 1939 года — Горьковского обкомов ВКП(б). После окончания института он работал на авиационном заводе, а, будучи призван в армию, в 1933–1938 годах служил в научно-исследовательском и учебном отделах Военно-воздушной академии имени H. E. Жуковского. На пост наркома был назначен с должности Первого секретаря Горьковского обкома ВКП(б).

Юлия Андреевна Туполева рассказывала, что Андрей Николаевич никогда не вспоминал о своем заключении, уходил от разговоров, возникавших на эту тему. Хотя, конечно, и факт ареста, и тяжелые годы без семьи, особенно первый, навсегда запомнились Андрею Николаевичу, легли темным пятном на его душу.

Туполев вернулся к нормальной жизни уже после начала войны — 21 июля 1941 года. Его зять, старейший работник сегодняшнего (2011 год) ОАО ОКБ «Туполев» Владимир Михайлович Вуль так запомнил свою первую встречу с Андреем Николаевичем:

«Было это на квартире родителей жены Туполева — Юлии Николаевны, в Москве, на Каляевской улице, 29, в квартире 33. Помню, как стремительно вошел оживленный и подтянутый Андрей Николаевич, обнял и поцеловал Юлию Николаевну, потом детей, затем обнял меня и сказал: „Ну вот! Теперь и ты с нами“».

Юлия Андреевна и Владимир Михайлович зарегистрировали свой брак в 1940 году. Познакомились они в 1937 году, а подружились и сблизились в 1938-м, случайно встретившись перед тюрьмой в очереди, для приема передач заключенным. Общее горе сблизило их, а следом пришла любовь, верность которой они несут уже более семидесяти лет.

Отец Владимира Михайловича Вуля — Михаил Давыдович Вуль, активный участник революции, а впоследствии крупный банковский работник Советского Союза, чье факсимиле украшало червонцы 1930-х годов, был директором советского банка в Париже и Лондоне, членом Наркомфина. Он был арестован в 1937 году и впоследствии репрессирован. Последними словами отца, навсегда врезавшимися в память сына, был призыв несломленного человека: «Не вздумай обижаться на советскую власть!»

Все 1418 дней Великой Отечественной войны на самолетах, созданных под руководством А. Н. Туполева, сражались экипажи частей Военно-воздушных и Военно-морских сил РККА. В боях и операциях использовались и военные, и транспортные, и гражданские машины Туполева. На туполевских самолетах воевало более трехсот Героев Советского Союза.

Всего в Великой Отечественной войне участвовало около шести тысяч боевых и транспортных самолетов, спроектированных под руководством Туполева: «АНТы» и «Ту», «Пешки» и «Су», ТБ и СБ. В войне участвовало до 150 (по другим оценкам, до двухсот) самолетов АНТ-4 (ТБ-1), порядка шестисот АНТ-6 (ТБ-3), использовавшихся как бомбардировщики, как «авиаматки» в составе звена и как десантные корабли, около трехсот АНТ-7 (Р-6), использовавшихся как ночные бомбардировщики и как буксировщики планеров для доставки грузов, до шестидесяти АНТ-9 (ПС-9), применявшихся как транспортные, санитарные и десантные самолеты, несколько АНТ-35 (ПС-35), около трех тысяч АНТ-40 (СБ и Ар-2) — фронтовые бомбардировщики, военно-транспортные самолеты и буксировщики планеров, 93 АНТ-42 (ТБ-7, Пе-8) — тяжелые бомбардировщики, несколько АНТ-27 бис (МТБ-1) и АНТ-44 (МТБ-2) — морские торпедоносцы-бомбардировщики, 893 АНТ-51, более известных как Су-2 и, наконец, 764, совсем небольшое количество, великолепных АНТ-58 (Ту-2).

Все серийные модификации самолета Су-2 (выпускался до середины 1942 года) принимали участие в боевых операциях начального периода Великой Отечественной войны, а на отдельных фронтах — до конца 1944 года.

Авторы исследования «Су-2. Ближний бомбардировщик» Д. Б. Хазанов и Н. Т. Гордюков приводят фамилии двадцати семи Героев и дважды Героев Советского Союза, принимавших участие в боевых действиях на Су-2. Несколько десятков летчиков, среди них лейтенант В. И. Досталев, капитан В. Галущенко, майор А. М. Бокун из 826-го БАП, сумели совершить на Су-2 более ста боевых вылетов. Герой Советского Союза капитан К. Я. Франчук совершил на Су-2 двести боевых вылетов.

Тяжелый четырехмоторный Пе-8 в течение всей Великой Отечественной войны был единственным для своего времени отечественным бомбардировщиком своего класса, имевшимся в распоряжении советских ВВС. Использовался он в основном для бомбардировки глубоких тылов противника. Пе-8 бомбили Берлин, Варшаву, Данциг, Будапешт, Бухарест, Кенигсберг, Мариенбург, Инстербург, Хельсинки…

В 1943–1944 годах с бомбардировщиков Пе-8, после проведения работ по усилению планера и повышения бомбовой нагрузки, на объекты противника были сброшены 13 пятитонных бомб ФАБ-5000 — самых тяжелых авиабомб, используемых советской авиацией в годы Великой Отечественной войны.

В ходе войны советская авиация уступала немецкой. Советские ВВС вовсе не имели тяжелых двухмоторных истребителей — Пе-3 было слишком мало, на них не состоялось ни одного аса. Истребители «яки» отличались невысокой конструктивной прочностью и несли слишком легкое вооружение — как правило, одну 20-миллиметровую пушку, а то и один пулемет. Штурмовая авиация страны ограничивалась штурмовиком Ил-2, летчик мог позволить себе лишь пологое пикирование и фактически был лишен возможности вести прицельный огонь и бомбометание. Этот самолет удовлетворительно применялся лишь в начале войны — по растянувшимся, не ожидающим атаки с воздуха колоннам противника, а позднее — по железнодорожным эшелонам. Основной фронтовой бомбардировщик Пе-2, наспех переделанный из истребителя, брал всего лишь 600 килограммов (в конце войны до 1000 килограммов) бомб и в этом отношении не мог равняться с немецкими Хе-111, Ю-88, «Дорнье» или даже с одномоторными пикировщиками Ю-87, бравшими 1,5–2 тонны… Реактивной авиации в СССР практически не было, несколько полетов совершил лишь крошечный БИ-1, унесший жизнь своего испытателя выдающегося летчика Г. Я. Бахчиванджи, тогда как в Германии воевали сотни серийных машин.

Тактически, по умению быстро сконцентрировать силы на нужном направлении, расчетливо и точно нанести удар, создать видимость присутствия отсутствующих сил, немцы долго не имели себе равных.

Безусловно, на Андрея Николаевича Туполева, искреннего и глубокого патриота своей Родины, начавшаяся война, стремительное наступление противника, захват советских городов и сел, окружения советских войск, страдания и гибель мирного населения произвели самое тяжелое впечатление.

В 1941 году он с особым вниманием следил за событиями на Калининском фронте, за тяжелыми боями севернее Иваньковского водохранилища — Московского моря, на его малой родине. Знал он, что здесь ведут тяжелые бои бойцы 30-й армии, что в Пустомазове и окрестностях побывали немцы, быстро выбитые оттуда, но кое-где успевшие ознакомить русских людей с «европейским духом». Ему рассказали, что в Завидове — узловом селе на трассе Ленинград — Москва, где бывал он десятки раз, прямым попаданием авиационной бомбы был убит дивизионный комиссар, член Военного совета Западного фронта Д. А. Лестев, ранен и. о. начальника штаба фронта генерал-майор Е. П. Журавлев, контужен командующий 30-й армией В. А. Хоменко.

Еще и еще раз Туполев мысленно возвращался в прошлое, корил себя за допущенные тактические, а возможно, и стратегические ошибки. Еще и еще раз сравнивал хорошо известную ему немецкую авиационную технику и промышленность с отечественной, с болью думал о том, чего не успели сделать, не смогли предусмотреть.

Война, как это было у многих и как заметил еще большой советский писатель Константин Симонов, фактически разделила его жизнь на две части. Одна часть жизни осталась там — до войны, где было свободное творчество авиастроителя, гражданина новой огромной страны, с удивлением и гордостью смотревшей на созданные при его участии машины. Там были и первые успехи, и грандиозные свершения, и рекордные перелеты. Там были и промахи, когда ни руководство страны, ни он сам не сумели правильно поставить задачи, отвлекались на престижные, но мало что дающие для обороны страны программы… А ведь он, ученик великого Жуковского, обладавший глубокими и последовательными знаниями, опиравшийся на всемерную государственную поддержку, должен был это сделать скорее и точнее других.