С конца октября 1941 г. руководство ею осуществлял Тамбовский городской комитет обороны, созданный в структуре ГКО СССР (председатели: 1-е секретари обкома ВКП(б) Н. А. Логинов, И. А. Волков, члены: председатель облисполкома, областной военный комиссар, комендант гарнизона и начальник областного управления НКВД). В военно-административном отношении область в годы войны последовательно входила в Орловский (до ноября 1941 г. и с 30.10.1943 г.) и Приволжский (в 1942−1943 гг.) военные округа. Административно-хозяйственное деление Тамбовской области в годы войны предусматривало 43 сельских района и 6 городов (Тамбов, Мичуринск, Моршанск, Рассказово, Котовск и Кирсанов). В военно-стратегическом отношении с осени 1941 г. по осень 1943 г. Тамбовщина была регионом ближнего тыла, что означало максимальную эксплуатацию ее социального и экономического потенциала.

К началу войны Тамбовская область располагала крупными людскими мобилизационными ресурсами. Ее население к концу июня 1941 г. составляло более 1 млн 900 тысяч человек. (по переписи 1939 г. − 1882139 человек, в т. ч. городского − 281024, сельского − 1601115, наличное население на 1 января 1941 г. − 1828686 человек, в том числе городского − 289167 человек). Социально-демографическая структура области обеспечила рабочий и призывной потенциал в доле свыше 80% населения. Мобилизация в РККА, объявленная 22-го и начавшаяся 23 июня 1941 г., охватила в ходе войны мужчин 1888−1927 гг. рождения. Весной 1942 г. начались мобилизации в РККА женщин (около 10 тысяч человек в основном 1918−1924 гг. рождения, образованных, незамужних, бездетных и несельскохозяйственных профессий). Всего за годы войны в армию было призвано более 430 тысяч тамбовцев (около половины мужского и четверти всего населения области). Кроме этого, армейские нужды обеспечивали тысячи тамбовских мужчин и женщин, попавших в войска по трудовым мобилизациям и как вольнонаемные. На территории Тамбовщины было призвано в РККА несколько десятков тысяч человек из 121 числа эвакуированных и беженцев. Большая часть призыва (и, соответственно, погибших) в РККА пришлась на 1941 г. (около 200 тысяч человек) и 1942 г. (около 150 тысяч человек). К концу 1942 г. только сельское население сократилось за счёт воинских мобилизаций до 1283874 человека, число сельских женщин на 340 тысяч человек превысило число мужчин. Остальные мобилизации призывников 1925−1927 гг. рождения (по 20−27 тысяч человек в каждом годе рождения) были проведены в 1943−1945 гг. За немногими исключениями юноши 1927 г. рождения не принимали участия в боевых действиях.

В Тамбовской области были сформированы десятки войсковых соединений, в том числе 2-я гвардейская армия, 323-я стрелковая дивизия и другие.

Летом 1941 г. на заводах и в районных центрах на случай охвата региона боевыми действиями и вражеской оккупацией были созданы отряды ополчения из рабочих и служащих, партизанские группы из районного партийно-советского актива.

В 1941−1945 гг. в Тамбове, Мичуринске, Моршанске. работали девять военных училищ (военно-пехотное, кавалерийское, пулеметно-минометное, пулеметное, военно-авиационное, артиллерийско-техническое, танковое, военно-инженерное, военно-политическое), подготовившие десятки тысяч военных специалистов, младших и средних командиров РККА. Около 160 их выпускников стали Героями Советского Союза. С приближением фронта в области были открыты разведывательно-диверсионные школы. К востоку от Тамбова работала база комплектования и обучения танкового резерва.

Уровень фронтового героизма, государственного, советского патриотизма тамбовцев был весьма высоким. Доля добровольцев в призыве была небольшой (ок. 1% в селе и 2−5% в городе), но еще меньшей была доля уклонения от призыва, дезертирства (менее 1% призванных). В целом по соотношению советской, патриотической и негативной активности тамбовские солдаты были на первое месте в СССР. Более 400 тамбовцев стали в годы войны Героями Советского Союза (половина из них родились в современных административных границах области). По доле Героев Советского Союза в довоенном населении, в призыве и в боевых потерях Тамбовская область входит в первую пятерку среди всех регионов СССР. В числе тамбовцев − Героев Советского Союза − национальная героиня, партизанка З. А. Космодемьянская, первый Герой Великой Отечественной, лётчик П. Т. Харитонов, командир первой батареи «Катюш» И. А. Флёров, командир одной из первых гвардейских дивизий П. В. Миронов, «матросовцы» Я. М. Синёв, Н. П. Шапкин, А. В. Полин, Л. И. Рытиков, П. М. Тарасов, лётчики, совершившие воздушные и наземные тараны, А. Ф. Авдеев, С. М. Алёшин, С. В. Ачкасов, К. Н. Орлов, А. П. Поздняков, партизаны и герои Сопротивления Н. М. Фролов, В. Ф. Шутов, В. Я. Трифонов, А. И. Милосердов и многие другие. Более 50 тамбовцев стали Полными кавалерами ордена Славы, десятки тысяч награждены орденами 122 и медалями СССР и других государств. Тамбовцы-генералы М. С. Хозин, А. П. Покровский, И. А. Богданов, А. И. Ефимов, Д. Н. Пароваткин, Е. С. Алёхин и другие командовали в годы Великой Отечественной войны фронтами, военными округами, армиями и другими воинскими соединениями.

Летом 1941 г. в области начались массовые мобилизации на «трудовой фронт». Только в 1941 г. за пределы области на строительство укрепрайонов и на военно-промышленные объекты было отправлено свыше 120 тысяч человек, свыше 80 тысяч человек − в 1942−1943 гг. Свыше 2,5 тысяч специалистов в 1943−1944 гг. в порядке мобилизации выехало на восстановление народного хозяйства в Воронежской, Сталинградской (ныне Волгоградской) и Сталинской (Донецкой) областей. Около 35 тысяч тамбовских юношей и девушек, тысячи молодых семей были отправлены в годы войны на предприятия Урала, Северного Казахстана и Сибири, переселены в бывшую Республику Немцев Поволжья, в Крым, а с 1945−1946 гг. − в Сахалинскую и Калининградскую области. Десятки тысяч людей в 1941−1942 гг. строили укрепленные рубежи на подступах к Мичуринску и Тамбову. В 1941 г. на территории области было построено более 20 аэродромов и авиаплощадок для базирования советской дальней бомбардировочной и фронтовой авиации. Население в порядке трудовой мобилизации обеспечивало работу транспорта и военных объектов (расчистка от снега и строительство веток железнодорожных путей, расчистка и прикатка дорог, аэродромов, обеспечение стройматериалами и топливом и т. п.). Десятки тысяч сельских жителей помимо выполнения «обычных» колхозных обязанностей работали на заготовках дров и торфа, строили и ремонтировали речные системы, газопровод Саратов − Москва, Цнинскую водную систему и т. п.

В 1941−1942 гг. на Тамбовщине были размещены и трудоустроены многие десятки тысяч (по 100−120 тысяч в 1941 и 1942 гг.) эвакуированных и беженцев из временно оккупированных противником и прифронтовых областей СССР. Помимо людей, учреждений и некоторых оборонных предприятий из западных областей было эвакуировано более млн голов скота, который следовало разместить и сохранить.

Наша область выступила инициатором первого Всесоюзного патриотического почина по мобилизации денежных и валютных (золото, платина, серебро) средств на строительство танков, самолётов, торпедных катеров (ноябрь 1942 г., колхоз «Красный доброволец», Избердеевский р-н). На собранные по этому и другим починам средства (всего свыше 500 млн рублей) были построены танковая колонна «Тамбовский колхозник», самолёты «Платоновской комсомолец», торпедные катера «Тамбовский пионер» и другие В помощь фронту население изготавливало и собирало тёплые вещи и подарки фронтовикам, активно участвовало в подписках на оборонные займы.

Медико-санитарное обеспечение войск. В 1941−1945 гг. в области в совокупности размещалось 250 госпиталей для раненых и больных красноармейцев (в том числе около 200 в Тамбове и Тамбовском р-не, Мичуринске, Моршанске), они приняли более 600 тысяч солдат и офицеров. Наибольший приток раненых пришелся на конец 1941 − лето 1943 гг., достигая пиков (до 80 тысяч в месяц) в разгар Московской битвы, сражений под Сталинградом и на Курской дуге. Доля возвращения раненых в строй была наивысшей среди воюющих армий разных стран (около 93%), а смертность − менее 1,5%. Большую роль в обеспечении госпиталей сыграли донорское движение, помощь населения в организации питания и досуга раненых, подготовка медперсонала, работа тамбовских врачей. Также в области имелись два госпиталя для раненых и больных военнопленных. С 1941 г. в городах и сельских р-нах Тамбовской области дополнительно организуются десятки детских домов для детей-сирот и детей красноармейцев. К 1944 г. в Тамбове было создано суворовское училище.

Промышленность и транспорт. Накануне войны промышленность области насчитывала около 9 тыс. предприятий, в том числе союзного значения − в Тамбове, Мичуринске, Котовске, Моршанске и Рассказове. В короткий срок были решены задачи их обеспечения рабочей силой, сырьем, электроэнергией и топливом На промышленных предприятиях производились боеприпасы и взрывчатые вещества, боевая техника, военное и медицинское оборудование, шинельное сукно и кожа, табак, хлеб, спирт, сахар, кирпич, ремонтировалась техника. На поддержку армии и восстановление освобождённых р-нов страны успешно работали тамбовские леспромхозы. В течение войны промышленность области неуклонно наращивала производство, сохранив темпы в первые послевоенные годы. 

По территории области проходило более тысячи километров железных дорог с 52 станциями. Потеря огромной европейской территории в первый год войны, потоки людей и имущества с запада на восток, войск, вооружения и сырья с востока на запад придали железным дорогам Тамбовщины стратегическое значение. Крупнейшими железнодорожными узлами стали станции Мичуринска − Кочетовки и Тамбова. Самоотверженность и новые методы организации труда железнодорожников позволили уже летом 1941 г. повысить в семь раз пропускную способность железных дорог. С приближением фронта к границам области обострялась задача защиты от налётов вражеской авиации. С середины октября 1941 г. она ежедневно бомбила военностратегические объекты области, но не смогла приостановить военное производство и нарушить работу транспорта. Не имела успеха попытка дезорганизовать оборонные усилия с помощью диверсантов и разведчиков, заброшенных в советский тыл. Все они немедленно 124 задерживались населением и органами НКВД.

Сельское хозяйство и сельское население. Они оказались в самом трудном положении. Уже в начале войны из села была изъята большая часть мужского трудоспособного населения, тракторы и грузовые автомобили, большая часть лошадей. Предельные трудовая мобилизация населения (начиная с детей 8−10 лет) и снижение личного потребления позволили выполнить государственные задания по поставке сельскохозяйственной продукции в 1941 г. и 1942 г. В 1943−1944 гг. обозначились признаки катастрофы, кризиса сельского хозяйства: урожайность зерновых и картофеля упала в 3−5 раз, сократилась запашка и общие сборы, от бескормицы пала большая часть поголовья скота. К 1945 г. сев и уборка повсеместно производились вручную, пашня поднималась на коровах или «на себе». Государственная мобилизационная организация хозяйства и небывалая патриотическая самоотверженность колхозников, рабочих и служащих позволили селу добиться перелома в войне и дожить до Победы.

Демографические последствия. Ок. 250 тысяч тамбовцев погибло на фронте (от 45 до 64% призванных в армию по отдельным р-нам). Наибольшие абсолютные и относительные потери понесли сельские р-ны, особенно те, что в Гражданскую войну были охвачены антибольшевистскими вооружёнными восстаниями. Число рождений повсеместно сократилось к 1944 г. в 4−5 раз, число смертей (при голоде и его последствиях как главной причине смерти) в тылу выросло в 1,5−2 раза, младенческая и детская смертность достигла 55%. В сочетании с миграциями военных и первых послевоенных лет прямые и косвенные потери привели к существенному сокращению населения области (менее 1,5 млн человек летом 1945 г. и 1540300 человек в 1950 г.) без надежды на компенсацию во второй половине 1940-х гг. и с тенденцией его дальнейшего уменьшения. Половозрастная структура населения была резко деформирована (к концу 1945 г. на каждую тысячу тамбовских женщин в возрастах от 20 до 45 лет приходилось менее двухсот мужчин) с «омертвлением» большинства плодовитого потенциала на два десятилетия вперед.