В 1926 г. Лихачев получил серьезное назначение: ему предстояло возглавить Московский автомобильный завод АМО, который позже, в 1931 г., переименовали в завод им. И.В. Сталина. Новоиспеченный директор за дело взялся серьезно и резво. Об этом говорит хотя бы тот факт, что в 1949 г. он был удостоен Сталинской премии за большой вклад в развитие отечественного машиностроения.
5 февраля 1939 г. перспективного производственника назначили наркомом в новый Наркомат среднего машиностроения и приняли в члены ЦК ВКП(б). А спустя год, 2 октября 1940 г., грянул гром: Лихачева сняли с должности. Произошло это из-за статьи в «Известиях», в которой журналист написал, что на заводе КИМ начато массовое производство малолитражек. На самом деле эту модель еще только готовили к выпуску, а открыть серийное производство можно было только с санкции Политбюро… Неизвестно, чем руководствовался писака-оптимист, но на следующий день Ивану Алексеевичу позвонил Сталин и потребовал показать легковушку. А потом вынес вердикт: «Машина-то не готова…» Так необдуманные слова газетного работника стали причиной больших неприятностей производственников. Правда, Лихачева наказали не слишком строго: отправили обратно, руководить ЗИСом. Как известно, в те времена его могла ожидать гораздо более печальная участь. Тем более, что директора КИМа просто посадили.
Кстати, не будем говорить о державе в целом, но сам завод от возвращения Лихачева на пост директора явно выиграл. Когда-то он занимал небольшое здание, в котором в 1926 г. работали всего 970 человек. При Иване Алексеевиче предприятие не просто выросло, а стало промышленным гигантом. Завод занял огромную площадь в Пролетарском районе Москвы, где когда-то находилось имение помещика фон Дервиза – «Тюфелева роща». Число рабочих автозавода увеличилось до нескольких десятков тысяч человек. Иван Алексеевич провел три масштабные реконструкции предприятия. Он умудрился доказать, что американская фирма в 1929 – 1931 гг. создала недоброкачественный проект расширения производственных площадей, добился, чтобы договор с халтурщиками расторгли, и провел проектирование собственными силами. Когда началась вторая пятилетка, Лихачев поставил перед подчиненными задачу освоения производства грузовых машин ЗИС-5 и ЗИС-6, а также первого советского легкового автомобиля высшего класса ЗИС-101. По воспоминаниям старых рабочих завода, своего директора они видели не только «по великим праздникам». Ежедневно Иван Алексеевич, придя на работу, отправлялся в цеха. Там он проводил несколько часов, беседовал с мастерами и старыми специалистами. После этого на предприятии обязательно что-нибудь изменялось, перестраивалось, доделывалось, строилось заново. Лихачев «горел» на производстве, но и другим не давал успокоиться. В результате к 1937 г. ЗИС стал крупнейшим автостроительным предприятием Европы.
Иван Алексеевич сам постоянно ликвидировал пробелы в своем образовании и заставлял учиться начальников цехов. В те годы «шефство» над директором взяли студенты Московского автомеханического института, а с факультета особого назначения для учебы хозяйственников к Лихачеву ездили преподаватели. К тому же много времени Иван Алексеевич уделял самообразованию. Немало ценного для себя он почерпнул и в заграничных командировках.
После того как Ивана Алексеевича лишили места наркома, из ЦК его также убрали. Это произошло на XVIII конференции ВКП(б). Официальная причина звучала так: «Выведен как не обеспечивший выполнение обязанностей члена ЦК ВКП(б)».
В октябре 1941 г. опальный директор вместе со своим предприятием отправился в эвакуацию на Урал. Работа предстояла адова: нужно было перевезти, установить и снова запустить тысячи станков и, что значительно сложнее, устроить на новом месте рабочих завода. И здесь директор ЗИСа оказался на высоте: он сумел организовать вывоз не только своего оборудования, но и целого ряда других организаций. Напоследок хозяйственный Иван Алексеевич, который любил все рассчитывать заранее, забеспокоился, где же он возьмет на Урале подъемные краны для возведения новых цехов. Может, проще их привезти с собой? И он добился разрешения демонтировать краны и металлоконструкции с… Дворца Советов, строительство которого началось незадолго до войны на месте храма Христа Спасителя! Удивительно, но у некоторых чиновников в министерстве хватило ума не обвинять «новатора» в кощунстве. Кроме того, по распоряжению Лихачева сняли высоковольтный кабель линии электропередачи Москва – Кашира. Делали это уже под обстрелом фашистских войск.