В 1934 г. вступил в строй новый металлургический завод «Азовсталь», оснащенный первоклассным для того времени оборудованием. Осуществлялась коренная техническая реконструкция старых металлургических заводов. Так, на Макеевском металлургическом заводе были сооружены новые доменный, мартеновский, прокатный цехи, установлен первый советский блюминг мощностью в 1,2 млн. т. По существу заново был построен Таганрогский металлургический завод, где были введены в действие три новые мартеновские печи, электростанция, листопрокатный стан, новые цехи сварных и цельнокатаных труб. На Сталинском и Сулинском металлургических заводах коренной реконструкции подверглись мартеновские, прокатные, огнеупорный цехи.
В 1929–1934 гг. был построен гигант тяжелого машиностроения — Новокраматорский завод, освоение которого избавляло страну от необходимости ввоза оборудования для угольной и металлургической промышленности.
Советское правительство отнесло к числу наиболее важных ударных строек страны реконструкцию старейшего предприятия края — Луганского паровозостроительного завода, в ходе которой были введены в эксплуатацию новые цехи: сталеплавильный, паровозный, котельный, кузнечно-прессовый, оснащенные новейшим отечественным и импортным оборудованием. В ноябре 1933 г. завод вступил в строй действующих. Производственно-техническая база химической промышленности расширилась за счет новых крупных предприятий. Были построены Горловский, Рутченковский, Енакиевский, Макеевский и Краматорский коксохимические заводы, каждый из которых был рассчитан на выжиг не менее 1 млн. тонн кокса в год (вдвое больше, чем самые мощные дореволюционные заводы Донбасса). Завершилась коренная реконструкция Горловского азотно-тукового завода, вступившего в строй в 1933 г. На этом предприятии, а также на Константиновском химическом заводе были введены в действие мощные сернокислотные системы. Последний после расширения стал крупным центром фосфатной промышленности. Донецкий и Славянский содовые заводы после реконструкции сосредоточили основную часть общесоюзного производства кальцинированной соды. Ряд новых, освоенных ею производств — едкого калия, металлического натрия, мышьяковой соли — в СССР был создан впервые.
В 1935 г. вступил в строй крупнейший в стране стекольный завод в Лисичанске. Гигантом стекольной промышленности стал реконструированный константиновский завод «Автостекло», выпускавший продукцию для технических целей. Одновременно с реконструкцией промышленности осуществлялось техническое перевооружение транспорта. Важнейшее значение имело создание железнодорожной магистрали Донбасс-Москва. Расширялись и переоборудовались крупные железнодорожные узлы: Ясиноватский, Дебальцевский, Краснолиманский. В 1934–1935 гг. были построены механизированные горки на станциях Красный Лиман и Дебальцево, что позволило вдвое увеличить их пропускную способность.
С первых дней Великой Отечественной войны работа всей промышленности, транспорта, сельского хозяйства шахтерского края проходила под лозунгом «Все для фронта, все для победы!» В военкоматы Ворошиловградской и Сталинской областей поступили тысячи заявлений об отправке на фронт. В 1941 году в Донбассе были сформированы и отправлены в бой 383-я, 393-я и 395-я стрелковые дивизии, которые получили название «шахтерские»
Перестройка промышленности бассейна в сложной прифронтовой обстановке потребовала исключительно высокой организованности и оперативного руководства со стороны хозяйственных организаций. Ушедших на фронт мужей, сыновей, отцов и братьев на рабочих местах заменили женщины, подростки и пенсионеры. В Ворошиловградской области более 50 тысяч женщин встали у станков или спустились в угольные забои. Знаменитый мариупольский сталевар завода имени Ильича Макар Мазай по две-три смены не отходил от мартена, выдавая скоростные плавки стали для изготовления танковой брони. На Новокраматорском машиностроительном заводе молодые работницы перешли на многостаночное обслуживание.
За счет добровольных взносов трудящихся был создан фонд обороны. Молодежь Донбасса провела воскресники и все заработанные деньги (более 3,5 миллиона рублей) были переведены на текущий счет фонда.
Повсеместно шел сбор теплых вещей для фронтовиков. Женщины вязали шерстяные свитера, подшлемники, варежки, носки, шарфы. Ворошиловградцы подарили в действующую армию полторы тысячи полушубков, 700 пар валенок, много теплого белья, одежды. Кроме того, они собрали семь тысяч пар лыж, сотни саней.
Женщины и дети взяли на себя заботу о раненых бойцах и командирах в госпиталях, развернутых в Донбассе. Над ними шефствовали трудовые коллективы, школы. Тысячи доноров являлись на пункты переливания крови. Днем и ночью на вокзалах встречали эшелоны с ранеными бойцы комсомольско-санитарных дружин, а на станции Ясиноватая — санитарный поезд, созданный управлением Южно-Донецкой железной дороги.