1932, nachdem Maxim Gorki offiziell als proletarischer Schriftsteller anerkannt worden war, wurde die Stadt in Gorki (Горький) umbenannt. 1990 erhielt sie ihren alten Namen zurück.
In den 1930er Jahren bekam Nischni Nowgorod den Status einer so genannten „geschlossenen Stadt”, die von Ausländern nicht besucht werden durfte. Grund dafür waren die hier ansässigen Betriebe, die auch Rüstungsgüter herstellten. Im selben Jahr wurden eine Automobil- und eine Flugzeugfabrik eröffnet. In Nischni Nowgorod wurden unter anderem Atom-U-Boote, Kampfflugzeuge (etwa die MiG-29 oder die MiG-31) und Panzer produziert. 1991 wurde die Stadt wieder für Besucher geöffnet.
Während des 2. Weltkriegs wird die Stadt zum größten Rüstungsstandort des Landes. 1941 werden am Stadtrand Panzersperren errichtet und die Produktion von Rüstungsgütern erweitert. Auch Munition und die bekannten Katjuscha-Raketen werden nun produziert. Bis 1945 fliegt die deutsche Luftwaffe 47 Angriffe auf die Stadt, um die Rüstungsbetriebe auszuschalten.
1957 wird in Nischni Nowgorod das erste Tragflächenboot der Welt mit Namen Raketa gebaut. In den 1960er bis 1980er Jahren wird die Stadt wie alle sowjetischen Großstädte durch den Bau von neuen Wohngebieten in Plattenbauweise wesentlich erweitert. 1985 wird die Metro eröffnet.
Von 1980 bis 1986 war die Stadt der Verbannungsort des Atomphysikers Andrei Sacharow. Sacharow war beim kommunistischen Regime in Ungnade gefallen, nachdem er sich gegen den Einzug der sowjetischen Truppen in Afghanistan ausgesprochen hatte. Er wurde aus Moskau ausgewiesen und lebte in Nischni Nowgorod unter ständiger Überwachung durch den KGB. 1986 bekam er von Michail Gorbatschow die Erlaubnis, nach Moskau zurückzukehren. Die Wohnung, in der er damals lebte, kann heute als Sacharow-Museum besichtigt werden.