En , après l'invasion de la Pologne par l'Allemagne nazie et l'Union soviétique comme prévu par le Pacte germano-soviétique, Lwów se retrouve sous occupation soviétique. Steinhaus envisage un temps de fuir en Hongrie mais décide finalement de rester à Lwów. Les Soviétiques réorganisent l'université pour lui donner un caractère plus ukrainien. Ils font tout de même de Stefan Banach (étudiant de Steinhaus) le doyen du département de mathématiques, et Steinhaus reprend alors son enseignement là-bas. Le corps professoral de l'université a par ailleurs accueilli plusieurs réfugiés polonais fuyant la partie de la Pologne occupée par l'Allemagne. Steinhaus raconte qu'il a acquis durant cette période « un dégoût physique insurmontable à l'égard de toutes sortes d'administrateurs, politiciens et commissaires soviétiques».