936年从毕业后，他开始为扎波罗热发动机厂担任设计工程师。基里连科在1938年开始积极参加党务工作，首先在1938年当选乌克兰扎波罗热州伏罗希洛夫区委第二书记，然后在1939年升任区委第一书记和州委第二书记，并在任职期间，为当地各种工业（包括冶金业和电机工程业）的建设作出了重要贡献。苏德战争期间，工业设施要迁移到安全区，基里连科除了直接参与这项工作，还在1941年至1943年出任军委委员。在任期间，他曾出面整顿军中纪律，并改善部队的作战物资补给。他在1943年调到莫斯科工作，见证先进飞机产量的急速提升，