Il pesante bombardamento di Torino a opera delle forze aeree angloamericane nel 1941 rese indispensabile abbandonare la città e la Montalcini si rifugiò in una villa delle colline astigiane che apparteneva alla famiglia della sorella Anna nella zona di Valle San Pietro, dove ricostruì il suo mini laboratorio e riprese gli esperimenti. Nel 1943 l'invasione dell'Italia da parte delle forze armate tedesche li costrinse ad abbandonare il loro rifugio ormai pericoloso. L'8 settembre 1943, il fratello Gino si sposò e, dopo un breve viaggio di nozze a Oropa, decise di portare nel sud Italia tutta la famiglia: la madre, la giovane moglie e le sorelle. Iniziò un pericoloso viaggio che si concluse a Firenze, ospiti della famiglia Lurini la cui figlia, la pittrice Marisa Mori, era amica di Paola.