Визволення Києва у листопаді 1943 р. дало можливість відновити роботу інституту. Уповноваженим по відбудові вузу було призначено доц. В. І. Городиського. Почалася реєстрація викладачів, співробітників, студентів, які поверталися до інституту. До 25 листопада було зареєстровано 8 професорів, 9 доцентів, 16 викладачів, 30 працівників допоміжного персоналу, 20 студентів.
Одними з перших було відновлено кафедри основної хімії і силікатів (тимчасово очолив проф. Б.С. Лисін), загальної і аналітичної, фізичної і колоїдної хімії, електрохімії (очолив проф. В.А. Ізбеков), органічної хімії (очолив доц. В.А. Кузьмін) {13, с. 9]. У січні 1944 р. директором КІІ було призначено доц. О.С. Плигунова, визначного вченого у галузі хімічної технології. О. С. Плигунов, який очолював колектив інституту майже 25 років, а кафедрою технології неорганічних речовин керував понад 30 років, зробив великий внесок у розбудову інституту в тяжкі повоєнні роки.
У другій половині січня 1944 р. почала працювати приймальна комісія для набору студентів на перший курс і поновлення студентів старших курсів. До повернення основного складу з Ташкента в інституті було сформовано три факультети: механічний і хіміко-технологічний (з чотирма кафедрами на кожному), електротехнічний (з однією кафедрою). При навчальній частині створили п'ять загальноінститутських кафедр. Для підвищення якості набору студентів із молоді з незакінченою середньою освітою було створено підготовче відділення з 6—8-місячним терміном навчання. Розпорядженням уряду заняття у дев'яти вузах Києва відновилися з середини лютого 1944 р. Передбачалося до жовтня поточного року збільшити число студентів у Київському індустріальному інституті до 1000 чоловік [6, с. 7]. Перший семестр колектив інституту розпочав у складі 20 професорів, 20 доцентів, 18 викладачів, близько 100 студентів другого — п'ятого курсів, 250 абітурієнтів на підготовчому відділенні [6, с. 9]. Заняття розпочалися 15 лютого. У цей день було проведено загальні збори викладачів, співробітників і студентів, присвячені 45-річному ювілею інституту.
Усі зусилля колективу інституту було спрямовано на відновлення навчально-матеріальної бази. Унаслідок фашистської окупації та жорстоких боїв за Київ було зруйновано більше половини загальної площі навчальних приміщень. Від повітряних бомбардувань постраждали головний і хімічний корпуси, а від пожежі — студентські гуртожитки. Окупанти вивезли чи знищили неевакуиоване лабораторне обладнання, пограбували бібліотечні фонди. Створена в інституті комісія на чолі з заступником директора В. І. Городиським встановила, що загальна вартість знищеного, пограбованого та пошкодженого інститутського майна склала 30 млн крб. Тільки для відбудови інститутських приміщень треба було виконати обсяг робіт вартістю не менше 11 млн крб. [6, с. 7].
Передусім для занять і наукової роботи необхідно було пристосувати вцілілі аудиторії та лабораторії, забезпечити тимчасове освітлення і опалювання приміщень, зібрати та розмістити учбове обладнання, яке збереглося. Для кожного члена колективу встановлювалась трудова норма — відпрацювати на відбудові інституту не менше дев'яти годин на тиждень.
Істотному прискоренню відбудовчих робіт сприяли постанова Раднаркому УРСР про заходи щодо підготовки Київського індустріального інституту до нового навчального року, схвалена 29 травня 1944 р. Нею передбачалась капітальна відбудова інституту, здійснення якої покладалося на будівельну організацію Наркомату цивільного будівництва республіки, було намічено конкретні заходи щодо матеріального забезпечення цих робіт. Київській міськраді доручалося забезпечити вивільнення інститутських приміщень, зайнятих іншими організаціями. Інституту під студентський гуртожиток передавався будинок на вул. Польовій, а також виділялось два багатоквартирні будинки для професорсько-викладацького складу [6, с. 49]. Вузам Києва та інших міст України шефську допомогу у відбудові надавали вузи центральних і східних районів країни. Так, шефство над Київським індустріальним інститутом взяв на себе колектив Томського індустріального інституту. Він, зокрема, виділив частину навчальних посібників і літератури для поповнення навчально-матеріальної бази. 26 травня 1944 р. дирекція і громадські організації КІІ направили листа керівництву Томського індустріального інституту, в якому висловили вдячність за цінну ініціативу [11, с. 1] і допомогу.
Поступово поліпшувалися матеріально-побутові умови студентів, викладачів та працівників вузу. Справою особливої ваги стало на той час налагодження безперервної роботи інститутської їдальні, обладнання студентського гуртожитку. З метою додаткового постачання продуктів харчування для колективу вузу в червні 1944 р. було створено підсобне господарство із земельною площею 90 га.
Долаючи численні матеріальні труднощі, колектив інституту наполегливо працював у першому київському семестрі. Незважаючи на значну перерву в навчанні, 63 % студентів-першокурсників влітку 1944 р. успішно склали іспити, зокрема 54 % на «відмінно» і «добре». Проте ці результати були дещо нижчими від довоєнних показників [1, с. 22].
Колектив інституту брав активну участь у громадському житті країни. Так, на початку 1944 р. ним було внесено на будівництво танкової колони 27 тис. 650 крб. (не враховуючи цінних ювелірних виробів) [11, с. 21], разом з киянами студенти і викладачі у позалекційні години працювали на відбудові Хрещатика та інших об'єктів столиці.
Новий етап у відбудові вузу розпочався з поверненням основної частини інститутського колективу з евакуації. У квітні 1944 р. колектив Київського індустріального інституту відокремився від САН і в червні — серпні повернувся до Києва (керівництво реевакуацією покладалося на директора інституту О. С. Плигунова). У зв'язку з цим значно зросла чисельність професорсько-викладацького складу, працівників і студентів інституту, збільшилися можливості для прискорення відбудовних робіт, підвищення рівня навчально-виховного процесу і науково-дослідної діяльності колективу. Інститут було включено до списку найважливіших промислових і транспортних вузів країни. Студенти всіх курсів звільнялися від призову до Радянської Армії, їм надавалась підвищена стипендія, передусім це стосувалось студентів, які оволодівали спеціальностями з ливарного, ковальського, пресового та хімічного виробництва. Студенти-відмінники одержували підвищену (на 25 %) стипендію [6, с. 14].
У липні 1944 р. уряд задовольнив прохання дирекції і громадських організацій інституту про поновлення колишньої назви вузу, він був перейменований на політехнічний [6, с. 47]. У серпні розпочалася підготовка фахівців з електроприладобудування, а у жовтні було утворено металургійний факультет для підготовки інженерів з фаху металургія і обробка чорних металів (деканом факультету призначили д-ра техн. наук К. І. Ващенка). У зв'язку з цим було створено додатково п'ять кафедр, які очолили М. М. Доброхотов, В. Є. Васильєв та інші вчені.
Новий навчальний рік після реевакуації колектив інституту розпочав у встановлений урядом термін — 1 жовтня 1944 р. В інституті на той час функціонувало вісім основних факультетів і підготовче відділення, 43 кафедри. Професорсько-викладацький склад налічував сім академіків і членів-кореспондентів АН УРСР. 26 докторів наук і професорів, 70 кандидатів наук і доцентів, 108 викладачів і асистентів. На факультетах навчалося 1755 студентів, на підготовчому відділенні — 445. Загальна чисельність інститутського колективу перевищувала 2500 чоловік [1, с. 11].
Дирекція та громадські організації інституту мобілізували викладачів, працівників, студентів на прискорення відбудовчих робіт, спрямовували зусилля на вдосконалення навчального процесу. На факультетах і кафедрах жвавішала навчально-методична робота. Авторський колектив, очолюваний проф. В.О. Ізбековим, розробив посібник для практичних занять із загальної хімії, а проф. С.С. Рудник підготував декілька навчальних посібників з технології машинобудування. У квітні 1945 р. наказом по інституту за ініціативу в обладнанні навчальних лабораторій було внесено подяку колективу електротехнічного факультету на чолі з проф. А.В. Орловським [4, с. 12]. Підвищенню якості навчального процесу сприяли заходи соціального характеру. У лютому 1945 р. РНК УРСР ухвалила постанову про поліпшення матеріально-побутових умов студентів вузів, за якою передбачалось удосконалення роботи бібліотек, їдалень та гуртожитків [15, с. 10]. Вжиті заходи дозволили інститутському колективу успішно завершити перший навчальний рік. Влітку екзаменаційну сесію склали понад 64 % студентів (у зимову — близько 53 %), 39 % з них на «відмінно». Таких успіхів досягли, зокрема, фронтовики О.Я. Бокринська, В.М. Винославський, О.Д. Трубенок [16, с. 3].
Поряд з напруженою навчально-методичною роботою ряд кафедр інституту, незважаючи на важкі умови, почали важливі для науково-технічного прогресу і оборони країни дослідження. У вузі 1944 р. було виконано десятки наукових робіт. Наприклад, під керівництвом проф. С.І. Тетельбаума завершено розробку нового типу радіолокатора для літака, який мав переваги над іншими радіолокаційними системами [8, с. 67].
Інститутський колектив допомагав також розбудувати інші вузи республіки. У листопаді 1944 р. для зміцнення викладацьких кадрів Львівського політехнічного інституту туди було направлено доцентів і викладачів Ф.О. Алісіменко, В.Я. Бершова, К.А. Викова, А.Г. Животовського, К.М. Погодіну, Д.П. Скрипченко. Із скромних бібліотечних фондів було виділено понад 5000 примірників навчальної і художньої літератури [14, с. 74].
З метою розширення підготовки інженерних кадрів Раднарком СРСР 29 червня 1945 р. ухвалив постанову «Про заходи щодо відновлення і розвитку Київського політехнічного інституту», яка зобов'язувала Наркомат цивільного будівництва УРСР закінчити до початку нового навчального року відбудову навчальних корпусів, фабрики-кухні і студентських гуртожитків, до кінця року обладнати житлові будинки для викладачів, інші об'єкти. Загальний обсяг капітальних робіт складав 3,5 млн крб., виділялися значні фонди на будівельні матеріали і учбове обладнання. План прийому студентів на перший курс збільшився до 1000 чоловік, а в аспірантуру — до 40. Для заохочення у проведенні науково-методичної і дослідної роботи щороку присуджувались одна перша (15 тис. крб.) і дві другі премії (по 10 тис. крб.). Інституту надавалась можливість видавати збірники наукових праць [17, с. 12].
Оскільки терміни відбудовчих робіт будівельниками порушувалися (влітку 1945 р. було освоєно лише 20 % виділених коштів [8, с. 80]), то колектив інституту активізував участь у цих роботах. Влітку 1945 р. студенти і викладачі добровільно упродовж місяця канікулярної відпустки виконували невідкладні будівельні роботи. У липні 1945 р. було створено студентський будівельний загін чисельністю 100 чоловік, із студентів-добровольців сформовано команду для розмінування території у складі 25 чоловік. Для відбудови і ремонту житлових будинків використовувався досвід сталінградців, які створювали з мешканців міста ремонтні бригади. Останні забезпечувались матеріалами і кваліфікованим технічним керівництвом [15, с. 120].
Велику увагу приділяв колектив поліпшенню якості набору студентів, діяльності підготовчого відділення. 1945 р. на цьому відділенні передбачалось підготувати 250 абітурієнтів, а в подальшому близько 450. Більшість зарахованих були дітьми фронтовиків і партизанів. Слухачі підготовчого відділення вивчали десять загальноосвітніх дисциплін. У липні 1945 р. було створено двомісячні підготовчі курси для демобілізованих воїнів, які мали повну середню освіту. Водночас на підготовчому відділенні продовжувалось навчання молоді, яка у воєнні роки перервала навчання у середній школі. До кінця 1945 р. в інституті було поновлено на І—V курсах понад 80 студентів [8, с. 85].
З метою підвищення рівня підготовки фахівців переглядалися навчальні плани і програми. До 1945 р. кількість навчальних дисциплін і спецкурсів, співвідношення теоретичного і практичного навчання визначалися диференційовано для кожної спеціальності. 1945 р. проведено часткову уніфікацію п'ятирічних навчальних планів із суміжних спеціальностей, розроблено нові навчальні плани, розраховані на підготовку фахівців за п'ять з половиною років [18, с. 16].
На факультетах і кафедрах викладачі надавали допомогу студентам у самостійній навчальній роботі. Особливої уваги потребували студенти молодших курсів. Загальнонауковим кафедрам доводилось допомагати їм заповнити прогалини у знаннях із загальноосвітніх дисциплін, що утворилися внаслідок порушення навчального процесу у воєнний час, недосконалості тодішніх шкільних програм. Спеціальні кафедри намагались швидше поновити необхідні знання старшокурсників, які повернулися до інституту з війни. Водночас значно посилився педагогічний контроль. Завдяки вжитим заходам майже 90 % студентів виконали навчальні завдання в установлені терміни [18, с. 16].
В інституті йшла науково-дослідна робота, участь професорів та викладачів у ній зросла з 50 до 80 %. У цей час розроблялось 78 науково-технічних тем, серед яких були індивідуальні і колективні роботи. Вчені та фахівці КПІ надавали необхідну допомогу промисловим підприємствам і проектним організаціям республіки. Так, 1945 р. було укладено угоди про допомогу на суму понад 700 тис. крб., співробітники інституту взяли участь у 88 експериментах, провели понад 120 науково-технічних консультацій. Оскільки на деяких кафедрах не вистачало лабораторного обладнання та технічного персоналу, то виконання окремих науково-дослідних робіт затяглося [1, с. 57].
Навчальний процес і наукова робота поєднувались з активною участю колективу в громадсько-політичному житті країни: проведенні передплати на останню воєнну позику, відбудові міського господарства, святкуванні Дня Перемоги та інших заходах.
Таким чином, завдяки власному ентузіазму, допомозі міських, республіканських і союзних органів державної влади колектив інституту активно долав труднощі відбудови, забезпечував у воєнних умовах плани випуску кваліфікованих інженерів-фахівців. Продовжуючи патріотичні традиції київських політехніків, колектив КПІ з честю витримав суворі випробування війни і зробив свій вагомий внесок у Перемогу. Заслуги колективу вузу у розв'язанні завдань воєнного часу в листопаді 1944 р. було відзначено державними нагородами — орденами і медалями. 122 працівники КПІ 1945 р. одержали медалі «За доблесний труд у Великій Вітчизняній війні».
Завдання повоєнного відновлення і подальшого розвитку народного господарства вимагали від колективу великої напруженої роботи. На початку 1946 р. у КПІ на восьми факультетах навчалося понад 2 тис. студентів: на механічному — 565, електротехнічному — 373, радіотехнічному — 340, хіміко-технологічному — 275, теплотехнічному — 132, металургійному — 129, хімічного машинобудування — 98, целюлозно-паперовому — 94 студенти. Більше половини студентів навчалося на першому і другому курсах [19, с. 6]. Колектив інституту чітко усвідомлював своє завдання — прискорювати темпи нарощування підготовки інженерних кадрів. З урахуванням потреб промисловості 1946 р. в інституті відкрився гірничий факультет, 1947 — зварювальний, 1948 — інженерно-фізичний та інженерно-педагогічний (для підготовки викладачів навчальних закладів системи трудових резервів). У цей же час факультет хімічного машинобудування об'єднався з механічним, а целюлозно-паперовий — з хіміко-технологічним.
Прискорення та розширення масштабів підготовки інженерних кадрів для народного господарства поставило першочерговим завданням завершення в інституті відбудовчих робіт. Завдяки зусиллям будівельників і колективу вузу до вересня 1946 р. було відновлено системи опалювання та електропостачання, засклено віконні рами, мінімально обладнано навчальні аудиторії. На кафедрах відновлювалась і розширювалась навчально-лабораторна база. У 1945—1946 рр. було облаштовано десять лабораторій, загальна їх кількість зросла до 42. Студенти Київського політехнічного інституту отримали можливість користуватися трьома залами для креслення і п'ятьма читальними [18, с. 4].
Великі зусилля спрямовувалися на відновлення книжкового фонду наукової бібліотеки. До війни він складав понад 1,1 млн книжок та журналів, після визволення від фашистської окупації вдалося зібрати лише 100 тис. Особливу ініціативу в цій справі виявили завідуючий бібліотекою Л. Г. Папіровий та створена наприкінці 1944 р. громадська бібліотечна рада. Книжковий фонд поповнився за рахунок державних асигнувань і завдяки шефській допомозі інших вузів. Влітку 1946 р. бібліотечний фонд складав понад 129 тис. примірників науково-технічної і навчально-методичної літератури і більше 6 тис. художньої літератури [18, с. 38].
Протягом 1946/47 н. р. спільними зусиллями будівельників і студентів інституту було відремонтовано другий і відбудовано третій студентські гуртожитки, обладнано 15 нових лабораторій. Готуючись до нового навчального року, студенти відпрацювали на відбудові різних об'єктів інституту 10 тис. людиноднів [20, с. 19]. До січня 1948 р. у головному і хімічному корпусах було введено в експлуатацію 7449 м2 площ, що дозволило збільшити кількість лабораторій до 64, а кабінетів до 30. Було створено або значно переоснащено лабораторії опору матеріалів, металорізальних верстатів, різання металів, зварювання, машин і апаратів хімічної промисловості, ливарної справи і ливарних машин, заселено перший гуртожиток, обладнано стадіон, упорядковано територію та парк інституту площею 50 га, насаджено сотні дерев. Студенти і співробітники металургійного факультету працювали над створенням лабораторії металургії сталі, електротехнічного — електронної та іонної техніки і вимірювання неелектричних величин, теплотехнічного — промисkової газодинаміки і компресорів, гірничого — гірничих машин. Відкрилися кабінети геофізики, маркшейдерської і гірничої справи, нової техніки, слюсарна майстерня [21, с. 1].
За 1949—1951 рр. будівельники разом з колективом інституту відбудували і здали в експлуатацію 10 тис. м2 навчальної і близько 400 м2 житлової площі (остання в будинках для професорсько-викладацького складу). У цей час загальна площа двох навчальних корпусів складала 22 104 м2. Було обладнано лабораторії деталей, машин, агломерації, металофізики, рентгенографії, електромагнітного поля, фізико-хімічного складу діелектриків, спецлабораторії при кафедрі центральних електричних станцій, кабінет організації виробництва і техніки безпеки та ін. Усього в інституті функціонувало 104 лабораторії, 29 кабінетів, 3 навчальні майстерні, що обслуговували 56 кафедр на десяти факультетах [22, с. 16].
Однак загальна площа навчальних приміщень не була повністю відбудована, в той час як чисельність студентів значно перевищила довоєнний рівень — в інституті навчалось понад 4500 чоловік. Тому приміщень для проведення занять бракувало. Житлової площі студентських гуртожитків (5565 м2) також не вистачало, оскільки в інституті навчалося багато іногородніх студентів. До того ж майстерні інституту були зайняті заводом ім. І.І. Лепсе, а лабораторії теплотехнічного факультету використовувалися під їдальню. Все це спричинилося до того, що інститут перейшов на двозмінну роботу.