Во время Великой Отечественной войны с июля по декабрь 1941 года вёл в Ленинграде работу по спецзаданию Ленштаба МПВО по противовоздушной маскировке. Уже летом 1941 г. возглавляемые Ананьевым психологи Института мозга переключились на задачу военной маскировки зданий Ленинграда. Были построены макеты основных зданий Ленинграда и на них отрабатывались вопросы маскировочной окраски, искажения формы, создания ложных объектов. Осенью 1941 г. им были представлены военному командованию научно обоснованные рекомендации для отбора маскировочных средств защиты конкретных объектов Ленинграда. После эвакуации из Ленинграда Ананьев вёл восстановительную лечебную работу в неврологических госпиталях. Он изучал коммуникативный механизм устной речи и ее взаимоотношения с речевым слухом и сновидениями, изменениями личности при ранениях.