По ночам читал Пушкина. Мечтал о пышных садах вокруг нового города, который по праву мог носить его имя.
И вот новый поворот в карьере. Завенягина переводят в наркомат внутренних дел для укрепления научно-промышленного сектора. Вскоре он становится заместителем Берия, возглавив важнейшее, 9-е, Главное Управление комиссариата (научное).
С развертыванием работ по атомной проблеме в 1943 году Сталин поручает Завенягину лично возглавить добычу урана и производство графита, необходимых для конструирования в будущем ядерного реактора.
8 декабря 1944 года ГКО принял решение о создании в Средней Азии крупного уранодобывающего предприятия и передаче руководства этими работами из Наркомцветмета в НКВД, его 9-му Управлению. Одновременно было принято решение о создании в рамках этого управления специализированного научно-исследовательского института (НИИ-9) по металлургии урана.
Этому же Управлению подчинялось одно из наиболее мощных строительных объединений в СССР — Главпромстрой, использовавший в качестве бесплатной рабочей силы сотни тысяч заключенных.
В составе управления у Завенягина работали крупнейшие ученые страны — физики, металлурги, геологи.
Завенягин сумел наладить на урановом комбинате № 6 в Средней Азии добычу первых тонн руды. В 1945 году выработка составила 15 тонн, что было совершенно недостаточно даже для запуска экспериментального лабораторного реактора.
В начале мая 1945 года Завенягин с группой ученых-ядерщиков вылетел в поверженный Берлин со специальной миссией: найти припрятанные в Германии запасы урановой руды из Бельгийского Конго и срочно переправить их в СССР. Завенягину удалось решить и эту задачу. В СССР спецсоставом было отправлено более ста тонн урановой руды.
В ПГУ генерал-полковник Завенягин, назначенный первым заместителем Ванникова, принял на себя ответственность за организацию строительства и пуск первых атомных производств. В первую очередь, речь шла о плутониевом комбинате. Атомное направление работ увлекало Авраамия Павловича своей таинственной новизной, ураново-плутониевым подвигом во славу Родины. Он не щадил себя никогда. Его железное здоровье и энергию не подорвали ни полярные метели, ни бессонные ночи, ни круглосуточная работа на износ. Собирая комиссию для поездки на Урал для выбора места строительства плутониевого комбината, Авраамий Павлович не представлял себе, что радиоактивное пламя функционирующего завода очень скоро сожжет до пепла его богатырскую силу, превратив в слабеющего хроника; что ему, награжденному всеми возможными орденами, уже в ранге министра атомной индустрии СССР, придется сложить оружие перед надвигающейся атомной смертью в новогоднюю ночь ровно через десять лет.