Когда началась война, Столяров не мог остаться в стороне и записался на фронт добровольцем. Однако, как и многих его коллег, Столярова вскоре отозвали, мотивируя это решение производственной необходимостью. Вместе с «Мосфильмом» актер и его семья осенью 1941 года оказались в Алма-Ате. По дороге туда произошел печальный случай: у Столяровых украли продуктовые карточки. По тем временам это означало голодную смерть. И тогда Столяров вспомнил о своем хобби — охоте, взял на киностудии винтовку и ушел в горы. Его не было сутки, но, когда он вернулся, за его плечами болтался огромный горный козел. Его мяса Столяровым хватило надолго — часть его они съели, часть продали на рынке. Именно на это мясо Столяров выменял у К. Симонова его новую пьесу "Русские люди", которую актер затем поставил на сцене местного театра. Все сборы от этого спектакля Столяров отправил в фонд обороны на танк, который так и назвали — "Русские люди". В благодарность за этот поступок актера ему в Алма-Ату прислал телеграмму сам Сталин.
Тем временем в 1943 году О. Константинова отправилась в Белоруссию играть в Русском драматическом театре, а Столяров приступил к съемкам в фильме "Кащей Бессмертный". Во время съемок этого фильма (натура снималась в Барнауле), игравший Никиту Кожемяку Столяров едва по-настоящему не убил Кащея в исполнении Г. Милляра. В сцене битвы Столяров так рубанул своего коллегу деревянным мечом по голове, что того увезли в больницу с сотрясением мозга. К счастью, все обошлось и фильм досняли с теми же исполнителями.
В 1946 году Столярова пригласили на роль денщика в фильме "Старинный водевиль", который снимался на студии «Баррандов» в Чехословакии. Однако высокому киноначальству новый образ актера не понравился, и картину быстро сняли с проката.
В конце 40-х семья Столяровых наконец собралась вместе — Константинова вернулась из Могилева в Москву. А в 1951 году Столяров получил первую официальную награду: за роль в фильме "Далеко от Москвы" он был удостоен Сталинской премии и получил звание заслуженного артиста РСФСР.
Несмотря на то, что Столяров в те годы считался звездой советского кино, его семья, в отличие от других знаменитых семей, жила довольно скромно. По словам К. Столярова:
"Наша семья жила, как страна. Вся жизнь в коммуналке… Мать перешивала мне вещи, так что я ничем не выделялся среди сверстников. Мы жили в Сокольниках: деревянные домишки, шпанистый район, у нас в школе иногда с диктантов милиция с собакой народ забирала. Я ходил, как все мальчишки послевоенной поры, с ножом в кармане…
У отца не было никакой частной собственности, кроме ружья. Ни дачи, ни машины — рюкзак и ружье. Поэтому иногда мы всей семьей выезжали в какую-нибудь область: Новгородскую, Псковскую, Рязанскую. Жили в брошенных домах. Отцу постоянно писали простые люди письма: "Сергей Дмитриевич, приезжайте к нам, у нас такая охота, рыбалка, сеновал". Он везде был желанным гостем… Отец ходил босиком, в простой рубахе и штанах. Помню, как-то деревенские мальчишки, с которыми я играл, спросили меня, почему отец не одевается как артист. На мой вопрос он ответил, что мог бы с тросточкой и при бабочке ходить по деревне, но не любит эту показуху, потому что он такой же, как и другие люди…
Да и дружил отец в основном с людьми простыми, не из мира искусства. Из актеров у него был только один друг — Борис Бабочкин. Они вместе ездили на охоту. Их дружба продолжалась всю жизнь".
В 1953 году, когда вышел фильм «Садко» с Сергеем Столяровым в главной роли (режиссер А. Птушко), к артисту пришла и международная известность. На кинофестивале в Венеции он получил первую премию. Однако самого актера на тот фестиваль не послали по идеологическим соображениям. (И это при том, что через год французский журнал «Синема» включил Сергея Столярова в список выдающихся актеров мирового кино, причем от Советского Союза в этом списке он был один).
Рассказывает О. Константинова: "Уже после успеха «Садко» на международном фестивале у нас стали появляться зарубежные гости. Сами понимаете, каково принимать людей в коммунальной квартире, где проход через общую кухню. И, конечно, я пилила Сережу: "Пойди попроси отдельную…" На что он неизменно отвечал: "Я никуда не пойду. Люди, которые воевали, до сих пор живут в подвалах".
Между тем за границу в тот год Столяров все-таки попал: все с тем же фильмом «Садко» он вместе с делегацией поехал в Аргентину.
Рассказывает К. Столяров: "На прием к президенту Хуану Перону полагалось идти во фраке, которого у отца, естественно, не было, и он надел вышитую русскую рубаху и пиджак песочного цвета. Среди дам в декольте он производил впечатление человека, одетого в индейский костюм. Президент поинтересовался у отца насчет заработка. А у отца была единственная награда — Сталинская премия. Но президенту отец гордо ответил, что за каждый фильм получает сто тысяч. А эта единственная премия была разделена на двадцать человек. Перон еще спросил, сколько стоит надетая отцом рубаха? Отец ответил, что она не продается.