1937年，抗日战争全面爆发，她随上海戏剧界救亡演剧队到武汉，沿途演出抗日救亡剧目《放下你的鞭子》。作为一名在敌占区残酷的斗争中成长的革命烈士遗孤，虽然当时只有16岁，但孙维世的思想却成熟得多。她找到驻武汉八路军办事处请求去延安，恰巧碰到周副主席，一阵亲切问候，不久，周恩来便派专人将孙维世护送到延安，先后到抗大、党校、马列学院学习，周恩来和邓颖超写信给任锐同志说：“愿将烈士遗孤当成自己的女儿。”并常写信鼓励教育孙维世：“你是我向党负责的女儿。”而孙维世也非常尊敬周恩来和邓颖超，把他们看做是自己亲生父母一样，经常去看望或住在他们身边，每逢见面团聚，都充满革命家庭天伦乐趣。第二年，孙维世加入中国共产党，曾参加话剧《血祭上海》的演出，显露出她的艺术才华，获得热烈反映。1939年，毛泽东亲批同意孙维世到苏联学习，并由周恩来和邓颖超亲自带她飞往莫斯科。当时，苏联正处于卫国战争时期，一切都比较战斗化，也很艰苦，有关负责同志出于对中共烈士后代关心，将孙维世安置在外国友人住的受到照顾的环境中，但孙维世从不搞特殊，她说：“毛主席派我来学习，不单学习专业技术知识，也要学习好苏联人民反法西斯的革命斗争精神。”这样，她便和苏联普通公民一样去排队领取每日配发的口粮，到工厂进行义务劳动，参加医院救护工作，为伤员输血……尽管战争年代条件艰苦，她却安心坚持学习，以优异成绩先后毕业于莫斯科东方大学和莫斯科戏剧学院。

1946年秋，孙维世在莫斯科学成归国回到延安，当时正处于解放战争初期，她向毛泽东、周恩来汇报了她在苏联学习情况和在卫国战争时的见闻。几位领导人都给了她很大的鼓励与嘉勉。为了了解情况接近群众斗争生活，很快孙维世又投入到陕西、山西三交县土改运动。到了1948年9月，孙维世来到当时驻在石家庄正定的华北大学三部（即文艺学院）教学，任编译组研究员，组长由三部主任沙可夫兼。记得在欢迎她的晚会上，气氛异常热烈，特别是听到领导介绍她是在苏联莫斯科戏剧学院学习表导演，并以优异成绩毕业回来的专家，大家非常钦羡和敬佩。孙维世在会上朗诵肖三写的一首《礼物》，大家听后一片热烈掌声，给人留下难忘的烙印。

不久，孙维世调华大文工一团工作，真是给全团增添了力量，无论从生活、学习、工作，还是个人作风上，她事事走在前，处处作榜样，她为人热情、坦率、真诚。每逢行军休息或节假日闲下来的时候，大家总爱围上一圈听她讲苏联的战争和社会见闻。最让我们感兴趣的是有关艺术上的苏联名剧。通过她有声有色的讲述，我们更加着迷，有时一次讲不完，就讲好几次，使大家对苏联莫斯科大剧院的演出特别向往。

1948年，解放战争已到了大反攻阶段，在山西，我解放军正围攻太原，为配合宣传党的政策，华大文工一团奉命来到太原前线榆次县南河流村，一面开展群众创作，一面排练新节目准备进城。恰好李键庆、李翎作剧，张鲁作曲的小秧歌剧《一场虚惊》被孙维世看中，并亲自导演，其中只有两个人物，突击排练并未引起大家重视，连演员自己都觉得就是一般效果，可一进入排演场情况则不同了。首先孙维世的导演构思就十分精辟、新颖。她还给这出小戏增加了序幕与尾声，使整个故事丰富饱满。到了11月中旬《一场虚惊》彩排了，出人意外的是这出反映解放军遵守党的政策法令，保护关爱人民群众利益，为配合任务写的小秧歌剧，经过孙维世的手这么一导，整个戏完全活起来了，在一片掌声与笑声中大获成功，不仅同志们满意，更得到了榆次老乡们的赞同与夸奖！有的老乡更是剧演到哪，他们就跟到哪。