在诺贝尔出外求学的两年时间里，父亲的事业也有了实质性的飞跃发展，崭新的厂房代替了以往的矮小和陈旧的窝棚，扩大了规模，提高了效率，生产了大量的武器、车轮、钢管、机械零件、暖气装置等。
1852年7月，诺贝尔终于回到了日思夜想的亲人身边。与亲人共叙离别之情后，第二天诺贝尔就到工厂上班了。他先从实习生做起，除学习各类机械车床的操作外，也学习机床的修理和故障的排除。这些都是会把人搞得满身油污的笨重粗活，可是，诺贝尔却对工厂的这种现场实习兴趣浓厚。
另外，他还跟着大哥罗伯特学习办公室中的事务，例如将钢铁原料和各种机械的价格记下来，做成账目或统计表，还研究公司各方面的业务。
每到晚上，他仍不间断地阅读各种有关火药和机械制造的参考书，并进行机械改良的设计和新产品的研制。
诺贝尔每日超负荷工作，往往太阳下山以后，他依然留在工厂实验室里从事各种研究。
由于父亲发明的水雷用的是黑色火药，而黑色火药烟多、爆炸力弱、效果不好，只能在子弹和火焰中使用，所以诺贝尔在这一时期，还帮助父亲搞水雷的试验，后来，终于使新型水雷的研制顺利完成。
在1853年，伊曼纽尔被授予帝国金质奖章，表彰他在俄国工业中的“勤奋和技艺”。
在诺贝尔年轻的心里，对“父子工厂”里生产的大批的武器，一直就持怀疑、不解和反感的态度。诺贝尔认为，自己选择科学研究的道路，是为了给人们带来幸福，为促进世界的文明发展出力，但是，家族事业的发展似乎与他的愿望正好是相背离的。有一次在与父亲探讨起这个问题时，父亲颇富哲理的观点帮助诺贝尔解决了困惑，并影响了诺贝尔很长一段时间。父亲说：“武器可以制造和平！我们可以不造武器，但不能阻止别的国家拥有武器，所以一旦战争发生，我们就无还手之力。武器并不是造成战争的直接原因啊，我们制造的武器如果非常强大，强大到只要一使用，就可以在最短的时间里毁灭敌我双方，这样也许就不会再发生战争了。”
1853年，国际形势严重恶化，俄国与英、法国之间的战争爆发了。俄国沙皇下令全国的制造厂，大力生产武器和现代化装备。
尽管在这个很多方面都落后的国家，招收技术工人和原料供应方面都相当困难，可诺贝尔父子依然用他们的智慧生产了大量的铁器制品、大炮和蒸汽机等。这个工厂建造的兵舰，甚至到第一次世界大战中仍然在服役。
政府大批的订单使老诺贝尔满怀信心，他决定动用全部资金作为投资：扩建厂房、购机器、备原料、雇工人。他们重新修建了一座工厂，制造各种专门的机器和武器。
“父子工厂”试制的水雷引起了政府的兴趣，他们要老诺贝尔制造大批水雷，并尽快用这些水雷在俄国的海域内设防。由于当时俄国的海军不如英国，所以这种主要用于防御的水雷就非常有用了。他们制造的水雷在战争中起了巨大的威慑作用。
不久，俄国政府交给了他们一项重要工程，诺贝尔一家对这项工程本没有经验，但他们依靠诺贝尔在美国学到的知识和出访英国时带回来的图纸，终于交付了俄国政府从未制造过的机器。1年之内，他们制造了3台蒸汽发动机，还有5台螺旋桨推进器。而在生产这些之前，他们还得预先制造汽锤、钻床等大型的工作母机以及准备铸造、锻炉等重要设备，其工作量之大可想而知。
第二年，“父子工厂”的任务更重。政府当局准备建造一支更大的舰队，所以，紧急订单的内容相当丰富：100艘小型炮艇、14艘海岸炮舰、3艘海岸炮舰的发动机和座炮以及6艘巡洋舰的发动机。这还不包括其他许多的订单。
在短短的1年时间内要做出这么一大批武器，并按时交货，在当时，也只有诺贝尔家的工厂才能办到。于是，他们又借了大量的债来扩充工厂，仅雇佣的员工就有1000多人。
在战争中，俄国与英、法两国双方都损失惨重，最后只好谈判，在1856年2月1日签定了和平协议。于是，持续3年之久的战争终于结束了。新沙皇亚历山大二世决心改革，他认为导致俄国在战争中未能取胜的原因之一，是俄国的军事装备不如英国和法国。因此他决定放弃本国军事工业，改为进口国外的先进武器装备，并且下令取消以前同国内企业签订的全部合同。
这个消息突如其来，诺贝尔一家如雷轰顶。以后再也不会有订单了，那么，这么多台机器设备的投资如何收回呢？更可恨的是，订了合同的机器已经在生产，有的已制成半成品，有的甚至正准备交货，现在一概取消，怎么处理这批东西呢？
为了挽救工厂，精通外语的诺贝尔到欧洲各国筹措资金，但最终还是空手而归。
祸不单行，偏偏在这个时候，工厂又发生了一场火灾。
黯然神伤的老诺贝尔，不得不又一次面临破产的打击。他留下3个儿子来料理工厂的债务问题，自己则和妻子及最小的儿子埃米尔回到了祖国瑞典。
