Осенью 1941 года Ярославская область стала прифронтовой. 14 октября немецко-фашистские войска вошли в город Калинин (Тверь). Возникла угроза их продвижения через Ярославскую область в обход Москвы.

14 октября было принято решение о строительстве оборонительных сооружений в Ярославской области протяженностью 780 км, которые должны были протянуться вдоль берега Волги от Углича до Костромы. С 22 октября Ярославский Государственный комитет обороны ввел обязательную трудовую повинность для населения в возрасте от 16 лет для строительства оборонительных сооружений, которое продолжалось до 30 января 1942 года. Траншеи рыло всё трудоспособное население от стариков до подростков, работало практически круглосуточно, не зная отдыха. Масштабы строительных работ были огромными. Уже в ноябре 1941 г. на строительстве работало более 170 тысяч человек, а к концу года — 210 тысяч человек. В результате героических усилий были построены сотни километров противотанковых рвов и заграждений.

Германское командование строило планы захвата Ярославля. 19 ноября 1941 г. начальник штаба сухопутных войск немецкой армии генерал Гальдер записал в своем дневнике: «Операция в районе Москвы должна иметь целью — выход на рубеж Ярославль—Рыбинск и, возможно, Вологда».

Немецкие танковые части уже находились примерно в 50 километрах от юго-западной границы области. В эти месяцы многократно усилились налеты вражеских бомбардировщиков, которые начались с первых недель войны. Особенно сильно бомбили немцы промышленную зону и железные дороги.

Руководитель Ярославской областной парторганизации Николай Семёнович Патоличев позже вспоминал, что, когда в октябре 1941 г. он в Москве докладывал о ситуации в области, о вражеских бомбардировках, на вопрос Сталина о том, сколько же сбито немецких самолетов над Ярославлем, он был вынужден признать: «Ни одного». Превосходство немецкой авиации было полным.

Вскоре для защиты Ярославской области были направлены 4 авиационных полка противовоздушной обороны. Постепенно ситуация стала меняться в лучшую сторону. Красная армия в кровопролитных боях смогла отбросить захватчиков от Москвы, и угроза близкого вторжения в Ярославскую землю миновала. Но массированные налеты вражеской авиации продолжались до середины войны.

2 июля 2020 года указом президента, Ярославль в числе 20 городов страны удостоен почётного звания «Город трудовой доблести» за значительный вклад жителей городов в достижение Победы в Великой Отечественной войне 1941−1945 годов, обеспечение бесперебойного производства военной и гражданской продукции на промышленных предприятиях, проявленные при этом массовый трудовой героизм и самоотверженность.

Осенью 1941 г., когда немецкие войска приближались к границам Ярославской области, областной комитет партии принял решение о создании на территории районов партизанских отрядов и диверсионных групп. Эти формирования должны были развернуть партизанскую войну в случае оккупации ее немецкими войсками.

Для этих отрядов заранее подбирались командиры и комиссары, а также личный состав. В лесных массивах западных и юго-западных районов закладывались скрытые базы вооружения и боеприпасов, продовольствия и одежды, а также строились землянки для укрытия партизан в зимнее время года.

Всего на конец ноября 1941 г. в 28 районах Ярославской области было сформировано 35 партизанских отрядов численностью от 25 до 35 человек в каждом. Кроме того, на различных курсах прошли соответствующую подготовку более 40 разведывательных, диверсионных и террористических групп общей численностью примерно 250 человек. В городах Ярославской области также создавалась сеть подпольных диверсионных групп. Ярославская земля готова была во всеоружии встретить фашистских оккупантов.

Разгром немецких войск под Москвой ликвидировал прямую угрозу Ярославской области. В новых условиях партизанские отряды и диверсионные группы стали готовить для заброски их в тыл немецко-фашистских войск. Всего на территории Ярославской области в годы войны было сформировано более 42 партизанских отрядов, 42 истребительных батальона и 5 отрядов специального назначения. Более 500 тысяч ярославцев участвовали в сражениях Великой Отечественной войны.