З 1941 року Кавтарадзе перебував на службі в міністерстві (до 1946 року — наркомат) закордонних справ СРСР. У 1941—1943 роках — завідувач Середньосхідного відділу НКЗС СРСР. З 1943 до 1945 року був заступником наркома закордонних справ СРСР, брав участь у Ялтинській та Потсдамській конференціях.