С этого момента для 58-летнего Патона началась новая жизнь, которая принесла плоды едва ли не большие, чем все предшествующие годы. Оценивая после посещения полустанка в степи перспективы сварки, он, конечно, думал прежде всего о мостах. Как инженер с безошибочной интуицией, Патон понимал, что клепаные конструкции уже становятся тормозом в развитии мостостроения. А как ученый – искал в тупиковой ситуации новые, неординарные решения. Но он отнюдь не бросился сразу за сваривание мостов, так как сварка еще не доросла до этого. Надо было сначала революционизировать ее, из простого подручного средства превратить в механизированный процесс с надежной научной основой.
В 1929 году Евгений Оскарович создал Электросварочную лабораторию и Электросварочный комитет, а в 1934-м на их базе появился Институт электросварки (ИЭС) АН УССР. В основу работы института был положен принцип сочетания научно-исследовательских и инженерно-прикладных задач, что позволяло в кратчайшие сроки решать проблемы народно-хозяйственного применения сварки.
Именно Евгений Патон впервые в мире разработал комплексную программу развития сварочного производства. Уже первыми работами в области прочности и надежности неразъемных соединений металлов им была теоретически и экспериментально доказана высокая техническая и экономическая эффективность замены клепаных металлоконструкций сварными. Это имело важное значение для широкого внедрения технологии сварки в промышленное производство. Патон дал научное представление о дуговой сварке как о металлургическом процессе, и под его руководством были развернуты исследования по ее автоматизации.
В 1939–1940 годах в институте было завершено создание высокопроизводительной дуговой автоматической сварки под флюсом, и новая технология была внедрена на 20 заводах. Она использовалась в производстве вагонов, котлов, балок для мостов и других конструкций.
В начале Великой Отечественной войны Институт электросварки был эвакуирован на Урал, в город Нижний Тагил, и размещен на Уралвагонзаводе имени Ф. Э. Дзержинского. Здесь уже была внедрена автоматическая сварка в производстве грузовых вагонов из конструкционных низкоуглеродистых сталей. Однако технология дуговой автоматической сварки высокопрочных легированных броневых сталей, из которых в основном изготавливалась военная техника, еще не была разработана ни в СССР, ни за рубежом. Эту задачу только предстояло решить.
О военных годах Евгений Оскарович так писал в своих воспоминаниях: «Нас в семье было сначала четверо: я, моя жена Наталья Викторовна, ее сестра Ольга Викторовна и сын Владимир. (До ноября 1943 года Владимир работал технологом на металлургическом заводе, куда его направили после окончания Индустриального института в Свердловске, а затем перешел к нам в институт.) С января 1942 года нас стало пятеро: младший сын Борис, окончивший Киевский политехнический институт уже в дни войны, был переведен в Институт электросварки с завода «Красное Сормово». Чтобы как-то разместиться в одной комнатушке, нам приходилось ежедневно проделывать сложные маневры с мебелью, на день вытаскивать раскладушки в коридор, а на ночь вносить их обратно. Вся жизнь семьи была тесно связана с заводом, даже сестра жены, старый и опытный работник по дошкольному воспитанию, трудилась в заводском детском саду.