Naukę przerwała w 1941 inwazja Niemiec na ZSRR i niemiecka okupacja, podczas której zamknięto wszystkie lwowskie uczelnie. Pomimo żydowskiego pochodzenia, wykorzystując fałszywe dokumenty jego rodzina uniknęła osadzenia w getcie. Dzięki tym dokumentom Lem zdobył pracę jako pomocnik mechanika i spawacz w garażach niemieckiej firmy Rohstofferfassung, która zajmowała się odzyskiem metali, na przykład ze zniszczonego sprzętu wojskowego. W latach 1941–1942 współpracował z polskim ruchem oporu, przekazując mu wykradzioną podczas pozyskiwania złomu amunicję i materiały wybuchowe. Próbował się również włączyć w propagandową akcję N skierowaną do żołnierzy niemieckich, jednak jego znajomość języka niemieckiego nie okazała się wystarczająco biegła. W 1943 roku musiał kolejny raz zmienić tożsamość i adres zamieszkania, gdyż obawiał się aresztowania za ukrywanie wcześniej na strychu kolegi pochodzenia żydowskiego. W 1944, po ponownym wkroczeniu do Lwowa Armii Czerwonej, kontynuował studia.