批革命者子弟到苏联留学，刘允斌和妹妹刘爱琴被送到苏联。1939年11月，二人抵达毛岸英、毛岸青兄弟住过的莫尼诺儿童院学习。学习一个学期后，刘允斌迁居到距莫斯科300公里的伊万诺沃市，进入苏联国际革命战士救济会主办的国际儿童院学习。他学习十分刻苦。不久，苏德战争爆发，伊万诺沃市民每日只能领到几两黑面包，冬天无取暖用的煤和柴，正在国际儿童院学习的刘允斌每顿饭只有半片面包、几个蘸盐的小土豆。但刘允斌积极参加国际儿童院组织的开荒种地、伐木搬柴等劳动，并主动为前线苏联红军官兵献血，他被选为国际儿童院学生会负责人之一。