Прибыв домой, полковой комиссар С. А. Балезин (это звание он получил в 1940 г. на военных сборах) тут же явился в военкомат с просьбой направить его на фронт. Военком затребовал его дело, внимательно прочел и сказал, что Балезин бронирован С. В. Кафтаповым, без разрешения которого направить его на фронт военкомат не имеет права.
Сергей Васильевич Кафтанов, председатель ВКВШ при Совете Народных Комиссаров СССР, был назначен уполномоченным Совета эвакуации при СНК СССР по эвакуации высших учебных заведений и научных учреждений. К нему и отправился Балезин. Кафтанов объяснил ему, что он бронирован для выполнения ответственной работы, и поручил ему на первых порах заняться эвакуацией ряда институтов АН БССР в Казань, а АН УССР — в Уфу. Этой работой Балезин и занимался в конце июня и весь июль 1941 г., приняв деятельное участие в первом этапе общегосударственного плана спасения людских, материальных и культурных ценностей страны. Как пишет в своей монографии директор Архива АН СССР Б. В. Лёвшин, это было «сложным делом. Нужно было на тысячи километров переместить не только людей с их семьями, но и сложное оборудование, реактивы, точные приборы, научную литературу, потому что без всего этого научные учреждения не могли приступить к работе на новых местах» [22 Лёвшин Б. В. Советская наука в годы Великой Отечественной войны. М.: Наука, 1983. С. 26.]. В один из дней трудного лета 1941 г. С. А. Балезин, который колесил по стране в хлопотах по эвакуации научных учреждений, послал жене в Москву, где она находилась с семимесячным сыном, свою фотографию, на обороте которой написал: «Я верю в победу нашу и наше счастье. Береги сына и воспитай его в любви к родине и своему отцу» [23 Архив С. А. Балезина. Д. 9/1. Л. 1.].
С первых дней войны С. А. Балезин твердо верил в победу и отдавал все силы труду во имя победы. Особенно это проявилось в период его работы в Государственном комитете обороны СССР (ГКО СССР), который был организован 30 июня 1941 г.
В начале июля группа ученых-химиков обратилась к председателю ГКО И. В. Сталину с письмом, в котором предлагалось организовать усилия ученых для нужд обороны страны. Письмо подписали академики А. Н. Бах, С. И. Вольфкович, Н. Д., Зелинский, С. С. Наметкин, А. Н. Фрумкин и др. «Предложения химиков, — писал впоследствии С. И. Вольфкович, — были рассмотрены, и вскоре состоялось решение об организации Научно-технического совета при ГКО для привлечения творческих сил химиков и специалистов родственных отраслей для усиления обороны страны. Руководителем Совета был назначен председатель ВКВШ С. В. Кафтанов. Совет был организован в течение дву-трех дней. Первым помощником С. В. Кафтанова был назначен профессор С. А. Балезин, а помощниками и руководителями соответствующих секций — профессора Н. М. Жаворонков, К. Ф. Жигач, 3. А. Роговин, В. В. Коршак и другие [24 Вольфкович С. И. Из воспоминаний о работе химиков во время Великой Отечественной войны // Журн. Всесоюз. об-ва им. Д. И. Менделеева. 1975. Т. 20, № 4. С. 432.].
Для оперативной работы по организации исследований и связи с промышленностью и военными специалистами был сформирован небольшой аппарат уполномоченного ГКО по науке С. В. Кафтанова. Его старшим помощником в этом аппарате стал С. А. Балезин. Работали они в том же здании, где помещался ВКВШ,— на Рождественке, 11 (ныне ул. Жданова). Позднее академик В. В. Коршак вспоминал, что к Балезину в те дни сходились многие нити: «согласовывали, как правило, с ним; ему докладывали дела, ему сдавали планы, он решал и лишь в особых случаях переносил вопрос в кабинет к Кафтанову» [25 Цит. по: Медведев Юл. Тот день // Изобретатель и рационализатор. 1983. № 11. С. 34.].