В 1936 г. Эфроимсону удалось получить работу в Среднеазиатском НИИ шелководства в Ташкенте и продолжить начатые совместно с Н. К. Беляевым исследования. Он жадно погрузился в опыты, по 16-18 ч в сутки, нередко спал тут же, в лаборатории. В итоге работ по генетике тутового шелкопряда им был установлен важнейший общегенетический принцип коррелированного ответа на отбор. Оказалось, что целая серия признаков — вольтинизм (число поколений в год), скорость развития, жизнеспособность, вес кокона — находились под контролем единой гормональной системы. В результате отбор по любому из этих признаков способен привести к быстрому изменению всей их плеяды. Принцип коррелированного ответа был впоследствии применен автором для объяснения быстрых и направленных изменений в ходе эволюции человека. К сожалению, написанная еще в то время монография Эфроимсона осталась неопубликованной. В 1938 г. в обстановке «охоты на ведьм» его исследования были насильственно прерваны дирекцией института, а уникальный опытный материал уничтожен. Пришлось уехать из Ташкента и искать работу. Лишь в 1939 г. ученый смог продолжить исследования в г. Мерефе на Украине, на Всесоюзной станции шелководства. За две недели до начала войны он защитил диссертацию.
Всю войну, с августа 1941 по ноябрь 1945 г., ученый провел на фронте, совмещая работу в санбате и переводчика во фронтовой разведке (немецкий знал блестяще). За боевые заслуги Эфроимсон был награжден многими орденами и медалями. В конце войны он совершил поступок, типичный для его этических принципов. Будучи очевидцем насилий над мирным населением Германии после вступления туда войск Красной Армии, Эфроимсон пишет рапорт-протест высшему командованию, предупреждая, что это усилит сопротивление противника и приведет к ненужным жертвам (так и получилось на деле). Протест послужил затем поводом к очередному аресту.
С ноября 1945 г. Эфроимсон — доцент кафедры дарвинизма и генетики Харьковского университета. В своих лекциях по теории генетики и селекции он критиковал взгляды Лысенко, перевел и распространил среди харьковских биологов критическую рецензию на книгу Лысенко американского генетика и эволюциониста Ф. Г. Добжанского. В 1947 г. Эфроимсон защитил докторскую диссертацию, однако степень доктора ему была присвоена лишь 15 лет спустя (кажется, своеобразный рекорд в советской науке). Приказом министерской комиссии Эфроимсон за свое открытое неприятие лысенковщины изгоняется с работы «за деятельность, порочащую звание советского педагога». Оказавшись вновь без работы, он проводит документальный анализ огромного вреда «новаций» Лысенко для теории и практики сельского хозяйства и посылает свою работу в ЦК КПСС, в отдел науки. Однако события развивались в ином русле. В 1948 г. после августовской сессии ВАСХНИЛ последовал полный разгром генетики и многих сопредельных с ней областей биологии. А в 1949 г. Эфроимсон был вторично арестован. Хотя ему формально вменялся в вину рапорт 1945 г. («клевета на Советскую армию»), по существу это была расправа за открытое противостояние лысенковщине. После отсидки в казахстанских концлагерях (в основном работа кайлом, Эфроимсон долго еще похвалялся бицепсами на руках) он был реабилитирован лишь в 1956 г. Удалось устроиться библиографом по естественным наукам в библиотеке иностранной литературы.
