В 1939 году Юрий Катин-Ярцев окончил школу и с первой попытки был принят в училище при театре имени Вахтангова, где проучился всего месяц, поскольку попал в Ворошиловский призыв и был призван в армию.
Во время Великой Отечественной войны служил в железнодорожных войсках, строил мосты на Дальнем Востоке, затем попал в действующую армию, на Воронежский фронт. Был участником боев на Курской дуге, воевал на I Украинском фронте и IV Украинском. В конце войны Катин-Ярцев стал кавалером ордена «Красная Звезда». Также был награждён медалями «За боевые заслуги» и «За победу над Германией».
В армии продолжал заниматься театром, выступал в клубах, читал сослуживцам классику и современную литературу, постоянно репетировал с друзьями спектакли и концерты.
Демобилизовавшись в 1946 году, вернулся в училище.