С началом Великой Отечественной войны саратовские авиастроители трудились в напряженном режиме, поставляя на фронт истребители. В 1943 немецкие бомбардировщики в ходе ночного налета разрушили 70 % производственных площадей. Коллектив завода продолжил работу под открытым небом. Одновременно с этим восстанавливались корпуса, шла реконструкция, создавались поточно-конвейерные линии, и после 80 суток напряженного труда выпуск самолетов достиг прежнего уровня. Всего за время войны завод выпустил свыше 13 тысяч истребителей Як-1 и Як-3.
После войны сотрудничество Саратовского авиазавода и ОКБ Яковлева продолжилось. 19 апреля 1946 был испытан первый учебно-тренировочный самолет Як-11.
28 мая 1952 года вертолет Ми-4 конструкции КБ Михаила Миля прошел контрольные заводские испытания, а с декабря того же года завод приступил к серийному производству этого вертолета. Ми-4 широко использовался в народном хозяйстве СССР в качестве пассажирского, санитарного, для тушения лесных пожаров, для работы в Арктике и Антарктике. На Ми-4 установлено 7 мировых рекордов. На всемирной выставке в Брюсселе этот вертолет был награжден золотой медалью.
С 1967 года предприятие начало выпускать пассажирский самолет Як-40, а с 1978 года — Як-42 (совместно с Смоленским авиазаводом). За период 1967–1981 было выпущено 1011 самолетов Як-40, 115 из них поставлены в 19 стран мира. В конце 1970-х завод производил ежегодно около 100 самолетов Як-40, в начале 1980-х — более 15 Як-42. Всего по состоянию на 2003 заводом выпущено 172 самолета Як-42 и Як-42Д.
В период с 1974 по 1989 гг. завод выпустил более 200 штурмовиков корабельного базирования Як-38 (первый в СССР серийный СВВП — самолет вертикального взлета и посадки).
С 1990-х завод находится в кризисном состоянии, численность работников снизилась в несколько раз. Последний самолет Як-42Д был поставлен заказчику в 2003 году. Затем авиационное производство было фактически остановлено, завод занимался в основном ремонтом и техническим обслуживанием ранее произведенной авиатехники, выпуском запчастей, ремонтом агрегатов.
В 2009–2010 годах было продано более половины территории завода вместе с корпусами и оборудованием. На этой территории по состоянию на 2011 год находится котлован для возведения магазина ИКЕА. Были снесены корпуса, центральная проходная завода, склады, распродано или сдано в металлолом уникальное оборудование. Оставшаяся половина территории завода пустует и отрезана от коммуникаций. Оборудование распродается или сдается в металлолом. Фюзеляжи недостроенных самолетов порезаны и сданы в металлолом. В сборочном цехе стоит один законсервированный самолет Як-38, один Як-42Д (никогда уже не взлетят), аппарат ЭКИП.
