С декабря 1938 года занимал руководящие должности в УНКВД по Горьковской области — вплоть до начальника управления. В декабре 1942 года переведен в Кировскую область начальником УНКВД. В 1943 году присвоено воинское звание генерал-майора. В марте 1944 года назначен начальником УНКГБ по Куйбышевской области. С февраля 1945-го по июнь 1946 года — министр госбезопасности Узбекской ССР. Во второй половине 1946 года переведен в Москву и назначен начальником Второго главного управления МГБ СССР (контрразведка).
В декабре 1950 года Политбюро ЦК ВКП(б) приняло постановление о кадровых реорганизациях в Министерстве госбезопасности. В связи с передачей в МГБ СССР из МВД СССР пограничных и внутренних войск и созданием новых оперативных подразделений было решено увеличить количество заместителей министра до семи человек и создать Коллегию МГБ. Председателем Коллегии МГБ СССР был назначен министр государственной безопасности В. С. Абакумов. Этим же постановлением генерал-майор Питовранов был освобожден от должности начальника Второго главного управления МГБ СССР и назначен заместителем министра и членом Коллегии МГБ СССР. Новому заместителю министра госбезопасности было всего 35 лет.
4 июля 1951 года по решению ЦК ВКП(б) генерал-полковник Абакумов был отстранен от должности Министра госбезопасности СССР, а через несколько дней — арестован. Новым министром госбезопасности был назначен С. Д. Игнатьев.
После ареста Абакумова Политбюро ЦК ВКП(б) объявило генералу Питовранову выговор за то, что он не проявил партийной бдительности и своевременно не информировал высшие партийные органы «о неблагополучии в работе МГБ».
Несколько позже Сталину доложили, что Питовранов «тесно работал с Абакумовым и находился под его враждебным влиянием». И 28 октября 1951 года последовал его арест по «делу Абакумова». Питовранова обвинили в антисоветской деятельности, вредительстве, участии в «сионистском заговоре в МГБ». Находился под следствием до ноября 1952 года. Из камеры направил письмо на имя Сталина со своими предложениями по улучшению работы разведки и контрразведки. Сталину предложения Питовранова понравились, и он распорядился выпустить его на свободу и направить в распоряжение Управления кадров МГБ СССР. 20 ноября 1952 года Питовранов введен в состав Комиссии ЦК КПСС по организации Главного разведывательного управления (ГРУ) МГБ СССР.
Историки отечественных спецслужб А. Колпакиди и А. Северов в одной из своих работ по этому поводу пишут:
«В 1952 году руководство СССР, проанализировав первые итоги холодной войны, внесло в деятельность внешней разведки и контрразведки некоторые коррективы. 30 декабря 1952 года решением Бюро Президиума ЦК КПСС 1-е (внешняя разведка) и 2-е (контрразведка) Главные управления, Отдел «Д» (активные мероприятия), а также ряд подразделений 4-го (разыскного), 5-го (секретно-политического) и 7-го (оперативного) управлений центрального аппарата МГБ были объединены в Главное разведывательное управление (ГРУ) МГБ СССР. Начальником ГРУ МГБ был назначен первый заместитель министра госбезопасности генерал-лейтенант С. И. Огольцов, его заместителями — генерал-майор Е. П. Питовранов (он же начальник 1-го управления ГРУ — разведка за границей) и генерал-лейтенант В. С. Рясной (он же начальник 2-го управления ГРУ — контрразведка). Однако в связи со смертью И. В. Сталина этот проект остался на бумаге. Штаты нового подразделения так и не были утверждены».
Смерть И. В. Сталина вызвала очередную реорганизацию органов государственной безопасности. Уже 5 марта 1953 года на совместном заседании ЦК КПСС, Совета министров СССР и Президиума Верховного Совета СССР было принято решение об объединении МГБ и МВД СССР в единое ведомство во главе с Л. П. Берией.
11 марта 1953 года постановлением Совета министров СССР были назначены первые заместители нового министра внутренних дел — все близкие сотрудники Берии. Ими стали член ЦК КПСС, бывший министр внутренних дел СССР генерал-полковник С. Н. Круглов, генерал-полковник Б. 3. Ко-булов и бывший первый заместитель Круглова в МВД генерал-полковник И. А. Серов.
Приказом МВД СССР от 14 марта 1953 года начальником внешней разведки был назначен генерал-лейтенант В. С. Рясной. Генерал-майор Питовранов становится его заместителем, а с 21 мая 1953 года — первым заместителем.
26 июня 1953 года Берия был арестован, снят с должностей первого заместителя председателя Совета министров СССР и министра внутренних дел СССР. В тот же день указом Президиума Верховного Совета СССР министром внутренних дел был назначен генерал-полковник Круглов. Ряд близких к Берии чекистов были также арестованы.