Велика Вітчизняна війна
У 1941 р. Лебедєв записався в народне ополчення, так як вже не підлягав військового призову за віком. На фронт його не відпустили, а ВЕІ евакуювали до Свердловська. Робота переключилася на оборонну тематику. У короткі терміни вчений освоїв аеродинаміку і зайнявся розробкою авіаційних торпед з самонаведенням, а також системою стабілізації танкового знаряддя під час прицілювання.
Як і всі співробітники ВЕІ, взимку Сергій Олексійович працював на лісозаготівлях. Під час евакуації сім’я Лебедєвих бідувала: жити доводилося у передбаннику, діти часто хворіли. У 1943 р., коли минула загроза нападу фашистів на Москву, інститут перевели назад у столицю.
Там Лебедєв продовжив свою викладацьку і наукову діяльність. У 1943 р. його призначили завідувачем кафедри автоматизації електросистем Московського енергетичного інституту, а в 1944 р. – керівником ЦКЛ електроприводів і автоматики. У 1945 р. вченого обрали членом Академії наук УРСР.
