1932年，乌斯季诺夫进入列宁格勒的军事机械工程学院深造，并于2年后毕业。毕业后被分配到列宁格勒海军炮兵研究所担任结构工程师。1937年，他作为工程师调入列宁格勒布尔什维克工厂，后来成为了该厂的负责人。
战争岁月.当纳粹1941年入侵苏联前夕，1941年6月9日时年33岁的乌斯季诺夫接任武器人民委员部人民委员。在这个职位上，他负责对从列宁格勒城至乌拉尔山以东的国防工业进行大规模疏散。超过80家军工企业的超过60万工人、技术员、工程师被转移和疏散。斯大林后来奖励乌斯季诺夫，称其为“红