Кутателадзе один из ученых Сибирского отделения РАН, который прошел всю войну, и служил в рядах Советской Армии начиная с 1941 года по август 1945 года.
В январе 1941 г. Самсон получил повестку явиться в военкомат и его призвали на военную службу в общем порядке, так как у него не было высшего образования и потому не было отсрочки от службы. В годы Великой Отечественной войны С.С. Кутателадзе участвовал в боевых действиях в составе Морского десанта Северного ВМФ как командир пулеметного отделения, был ранен, затем служил в инженерных службах тыла 14-й армии.
Из воспоминаний однополчан (Блюмкина, Н.Л. Михайлова, Р.З. Лист): «Осенью 1941 г. после тяжелого ранения к нам поступил ефрейтор Самсон Семенович Кутателадзе. Став после излечения нестроевым, он был назначен на должность начальника квартирно-эксплуатационной части (КЭЧ) нашего госпиталя. Получив назначение, он весьма серьезно приступил к своим обязанностям: тщательно занимался подготовкой помещений для пребывающих раненных, ремонтом, кухней, котельной и пр. … Наш начальник КЭЧ был молодым красивым человеком, обращал на себя внимание интеллигентностью, воспитанностью и образованностью… Круг его друзей был весьма широк: он был любим и уважаем всем коллективом госпиталя и находившимися на излечении ранеными.
В дальнейшем он был с повышением в должности переведен в г. Мурманск и аттестован в офицерское звание….
После окончания войны он всех нас, своих фронтовых друзей разыскал… Впоследствии нас восхищал его быстрый рост от кандидата наук до академика, его одержимость в работе. Мы гордились им. До конца жизни он был верен фронтовому братству.»
После окончания войны Самсону Семеновичу предлагали остаться в армии. В августе 1945 к Кутателадзе в Мурманск приехала жена Лидия Шумская-Кутателадзе, обсудив ситуацию Самсон Семенович обратился к Верховному Главнокомандующему…. И было принято решение демобилизовать его из армии. В этом же году у семьи родился сын, Лидия хотела назвать его Аликом, но Самсон сказал, что у грузин есть обычай первого сына называть именем деда…. Так появился Семен Самсонович. Ныне он известный ученый-математик. Для создания презентации о биографии своего отца Семен Самсонович передал нам много редких фотографий отца из семейного альбома, за что мы ему очень благодарны.
После демобилизации в 1945 г. Самсон Кутателадзе вернулся в ЦКТИ, участвовал в восстановлении лаборатории по теплообмену при кипении и конденсации. Были продолжены исследования термодинамики газожидкостных систем и получены результаты, завершившиеся созданием гидродинамической теории кризисов кипения. Эта теория получила международное признание и считается одним из выдающихся вкладов отечественной науки в теорию теплообмена. В 1949 г. вышла книга С.С. Кутателадзе «Теплопередача при конденсации и кипении», а ее расширенная версия 1952 г. переведена и опубликована Атомной комиссией США.
Параллельно шла другая, не менее важная работа в Атомном проекте. В 1946 г. Самсон Кутателадзе получил предложение от сотрудников Курчатовского института организовать в ЦКТИ первую в СССР лабораторию по изучению жидкометаллических теплоносителей для атомных установок. Привлечение в Атомный проект С.С. Кутателадзе объяснял следующим образом: «Те наши работы, которые до войны некоторые мои старшие коллеги по ЦКТИ называли абстрактными и бесполезными, оказались в определенном смысле на острие термогидродинамических проблем реакторостроения».
В послевоенный период отсутствие диплома о высшем образовании стало серьезным препятствием для дальнейшего роста ученого. Долго не хотел Самсон тратить время на сдачу экзаменов для получения диплома об окончании вуза: «Ведь получил же Яков Зельдович степень доктора, а потом и академиком стал, не имея диплома об окончании вуза…» Но поняв, наконец, что в Советском Союзе, хоть ты и выполняешь исследования, которые достойны степени доктора наук, но «без бумажки (справки)» — все не действительно, он по настоянию жены Лидии поступил в Ленинградский заочный индустриальный институт. Известен почти анекдотичный случай. Когда Самсон Кутателадзе пошел сдавать экзамен по курсу «Теплопередача», который читали по его книге, преподаватель уточнил: «Вы сын Кутателадзе?», на что экзаменуемый ответил: «Нет, это я сам!». Преподаватель ничего не стал спрашивать — экзамен на этом завершился. За три года сдал экстерном все экзамены за полный вузовский курс и в 1950 г. окончил Ленинградский заочный индустриальный институт по специальности «Теплоэнергетика» и получил квалификацию инженера-теплотехника.