Создавалось народное ополчение. 368 тысяч тружеников Донбасса, вступивших в ополчение, отработав смену на предприятиях, проходили военную подготовку. В городах и селах создавались истребительные батальоны и группы содействия по борьбе с вражескими парашютистами, диверсантами, лазутчиками и провокаторами. Бойцы этих отрядов охраняли промышленные предприятия, линии связи, железнодорожные станции, мосты.
На сооружение оборонительных рубежей из Ворошиловградской области было послано 309 тысяч человек, из Сталинской — более 210 тысяч.
С приближением фронта шла эвакуация промышленных предприятий. Шахты отправляли в Кузбасс и Караганду врубовые и подъемные машины, электровозы. На Урал уходили эшелоны с оборудованием металлургических и машиностроительных заводов. Железнодорожники переправили в глубь страны целые заводы, десятки тысяч вагонов с людьми, материалами, продовольствием. Перебазированные в Сибирь, на Урал, в Подмосковье, Поволжье предприятия Донбасса в сжатые сроки наладили производство вооружения и боеприпасов, значительно подняли выпуск металла, машин. Женская тракторная бригада П.Н. Ангелиной поставила перед собой задачу вырастить на казахской земле такой же высокий урожай, как и на Украине.
В конце сентября 1941 года немецкие войска начали наступление, которое в тяжелых боях отражали части Юго-западного и Южного фронтов. Маршал Советского Союза Иван Баграмян писал: «Оборонительные бои за Донбасс, проходившие в самый трудный начальный период Великой Отечественной войны, имели значительное влияние на дальнейшее развитие событий на этих участках фронта. Здесь потерпели провал планы гитлеровских стратегов разгрома войск Юго-Западного и Южного фронтов, захвата и использования в своих целях одного из важнейших экономических районов нашей страны. В этих боях фашистские войска потерпели большой материальный и моральный ущерб».
Сформированная в Сталино 383-я стрелковая шахтерская дивизия приняла боевое крещение на подступах к областному центру. Командир дивизии Герой Советского Союза Константин Провалов вспоминал: «Наш первый крупный бой — с итальянским кавалерийским корпусом… на фронте 6–8 километров завязался чрезвычайно жестокий. Грохот орудий, разрывы снарядов и гранат, пулеметная и ружейная стрельба, крик людей, ржание лошадей, пламя огня и сплошной дым… Бой продолжался около семи-восьми часов и закончился полным разгромом итальянских мушкетеров».
Сформированная в Ворошиловграде 395-я стрелковая шахтерская дивизия, которой командовал Герой Советского Союза А.И. Петраковский, начала боевые действия под Мариуполем.
383-я и 395-я стрелковые дивизии вместе с другими частями 18-й армии с 31 октября 1941 года до 18 июля 1942 года держали оборону на Миусе. Все это время шахтерские полки были на главном направлении ударов гитлеровцев, задерживали врага, не позволяя ему продвинуться ни на шаг. Это имело не только оперативно-тактическое значение, но и обеспечивало работу шахт, отгрузку в глубь страны ранее добытого коксующегося угля, скопившегося на складах в огромном количестве.
В рядах 395-й стрелковой дивизии было немало прославленных бойцов. Среди них командир разведчиков Поликарп Колев, удостоенный за ратные подвиги ордена Ленина, бесстрашный командир батареи Захар Галета, старшина разведроты Владимир Хацко. Связистом одного из полков был Петр Синяговский, молодой забойщик шахты «Центральная-Ирмино», в свое время побивший первый рекорд Алексея Стаханова.