Главными действующими органами ЦУВС были управления военных сообщений (УВС), подчиненные начальникам военных сообщений и военного железнодорожного и водного транспорта в военных округах (фронтах), а также военным комендантам, заведующим железнодорожными участками, станциями и водными бассейнами. Вместе ЦУВС и подчиненные ему УВС отвечали за оценку путей сообщения и коммуникаций в СССР и странах потенциальных противников, планирование использования их для крупномасштабной переброски войск, координацию этих планов с другими транспортными органами и представление планов на одобрение вышестоящего руководства. Если эти планы получали добро, ЦУВС обеспечивало их выполнение, надзирая за переброской войск, а также обеспечивая финансовую, техническую и медицинскую помощь в координации с полевым командованием и другими транспортными организациями.
После начала войны ЦУВС развернул в действующих фронтах и армиях полевые организации военных перевозок, свою огромную административную сеть и станции снабжения, получая помощь частей ПВО, железнодорожных войск НКО (до января 1942 года), военных пунктов продовольственного снабжения и дорожных контрольных постов. Однако война породила широкий спектр новых задач ЦУВС – таких, как расшивание западных железнодорожных колей под российский стандарт, организация перегрузочных и перевалочных станций и пунктов, организация противовоздушных поездов, лишенных собственных средств защиты.
Вдобавок, желая помочь железнодорожному транспорту, Политбюро ЦК ВКП(б) 30 июня приказало НКПС направить в действующие фронты особых представителей для координации их действий со своими организациями УВС. Хотя эти представители и подчинялись напрямую организациям НКПС, они помогали координировать восстановление, строительство и ремонт железнодорожных путей, а потому больше откликались на потребности командующих фронтами. НКПС также придал своим представителям при фронтах строительные организации для производства работ по ремонту и блокированию железнодорожных путей и оказанию помощи в эвакуации промышленных предприятий на восток.97И наконец, для улучшения положения с воздушным транспортом, ГКО 23 июня 1941 года подчинил Наркомату обороны Главное управление
Несмотря на теоретически достаточно четкое разделение ответственности за транспорт между НКО и Генштабом, а также на находящийся в их распоряжении огромный набор транспортных ресурсов, из-за их своей фрагментированности система транспортных сообщений Красной Армии в первые несколько недель войны действовала очень плохо. Например, мобилизация железнодорожных войск в начальный период войны проводилась исключительно хаотично. Хотя формально уже к концу июля они были укомплектованы, большинство железнодорожных частей на этот момент состояло лишь из неподготовленных новобранцев. Поэтому железнодорожные войска оказались не в состоянии осуществить имеющиеся планы разрушения железных дорог и понесли громадные потери во время стремительного наступления немцев.
Этот общий хаос в управлении транспортными войсками и огромные потери, понесенные железнодорожными и автодорожными службами в первый месяц войны, побудили ГКО предпринять серию мер, призванных исправить положение и улучшить управление. Например, 16 июля в составе УВС Генштаба было создано новое
Через две недели, 1 августа 1941 года, ГКО создал пост начальника Тыла (Службы тыла) Красной Армии. Начальником Службы тыла РККА был назначен генерал-лейтенант интендантской службы А. В. Хрулев, а при нем в качестве основного рабочего органа сформировано Главное управление тыла Красной Армии (ГУТА КА). Одновременно ГКО реорганизовал ЦУВС Генштаба в новое Управление военных сообщений (УПВОСО), назначив его начальником вместо Ермолина военного инженера 1-го ранга И. В. Ковалева. И УПВОСО, и его бывшие управления военных сообщений (такие, как ГАДУ) были также подчинены Хрулеву. Благодаря этой реорганизации УПВОСО сделалось главным орудием Хрулева в деле координации военнотранспортных сообщений.