1941–1943 – Научный консультант Управления кораблестроения Военно-морского флота СССР.
1942 – В начале года тяжёлая болезнь.
С апреля 1942 – Начальник Броневой лаборатории ЛФТИ в Казани. Решена задача по созданию брони для танков экранированной решетчатой преградой.
1941–1943 – Научный консультант Управления кораблестроения Военно-морского флота СССР.
1942 – Присуждена Сталинская премия за работу над размагничиванием кораблей.
1942 – В начале года тяжёлая болезнь. Затем работы по созданию усиленных броней и бронезащиты в интересах фронта.
1943, 11 февраля – Назначен научным руководителем работ по урану.
1943–1960 – Начальник Лаборатории № 2 АН СССР (с 1949 года – Лаборатория измерительных приборов АН СССР; с 1956 года – Институт атомной энергии).
1943 – Избран действительным членом Академии наук СССР.
1944 – Награждён орденом Трудового Красного Знамени за образцовое выполнение заданий (размагничивание кораблей).
1945 – Награждён орденом Ленина за выдающиеся заслуги в развитии науки и техники и в связи с 220‐летием АН СССР.
20 августа 1945 – Назначен членом Специального комитета при Государственном Комитете Обороны.
1946 – Пуск первого экспериментального ядерного реактора.
1946–1960 – Член Президиума Академии наук СССР.
1948 – Пуск первого промышленного ядерного реактора.
1949 – Возглавил испытания первой советской атомной бомбы. Присуждена Сталинская премия. Присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот».
1950–1960 – Депутат Верховного Совета СССР третьего – пятого созывов по Ленинскому избирательному округу г. Свердловска.
1951 – Вторично присвоено звание Героя Социалистического Труда. Присуждена Сталинская премия.
1951, 5 мая – Правительство СССР по инициатеве И.В. Курчатова принимает постановление «О проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ по выяснению возможности осуществления магнитного термоядерного реактора» (постановление Совета Министров СССР № 1463—732сс/оп).
1952–1960 – Участие в создании подводного атомного флота СССР.
1953 – Возглавил испытания водородной бомбы. Награждён орденом Ленина.
1953–1959 – Совместно с А.П. Александровым осуществлял научное руководство работами по созданию первого в мире атомного ледокола.
1953 – Проведение в г. Ташкенте совещания для вовлечения среднеазиатских республик в исследования физики атомного ядра, в сооружение исследовательских реакторов и применение искусственной радиоактивности в народном хозяйстве и медицине.