Nach dem deutschen Überfall auf die Sowjetunion pendelte Hallbauer ab Oktober 1941 zwischen Litzmannstadt und dem von den Deutschen eroberten Lemberg in Galizien, wo er die Stadtplanung auf eine Aufteilung der Stadt zwischen Deutschen, Polen, Ukrainern und Juden umstellte. Im Februar 1942 wechselte er endgültig nach Lemberg, da er zusätzlich zum Stellvertreter des Stadthauptmanns Egon Höller ernannt wurde. In Lemberg schuf er am 2. Dezember 1941 die stadtplanerischen Voraussetzungen für die Abriegelung des Lemberger Zwangsghettos. Als zweiter Mann in der Stadtverwaltung sorgte er dafür, dass jüdische Zwangsarbeiter aus dem KZ Janowska für städtische Arbeiten geordert wurden. Die Stadtverwaltung war in die Organisation des Zwangsghettos, des Konzentrationslagers und dessen Außenstellen vielfältig eingebunden und sie ermöglichte der SS und der Gendarmerie unter dem SS-General Friedrich Katzmann Selektionen, Deportationen und Massenmorde und die spätere Enterdung und Verbrennung der Leichen in Lemberg durchzuführen. Hallbauer beteiligte sich an dem Betrug an den Vertretern des zwangsweise eingerichteten Judenrats. Bei einem Besuch Lembergs durch den Generalgouverneur Hans Frank 1942 erhielt Hallbauer die Gelegenheit, den Gästen des Staatsakts einen Vortrag über die bauliche Entwicklung Lembergs zu halten und sie durch eine Modellschau zu führen. 1944 erhielt er von Frank den Auftrag, ein repräsentatives Geschenk des Generalgouvernements für Adolf Hitlers 55. Geburtstag vorzubereiten.