В октябре 1938 г. Константин Воробьёв был призван в Красную Армию. Служил в Белорусском военном округе. После окончания службы в рядах Красной Армии, проходившей в освобожденной части Западной Белоруссии, в июле 1940 г., работал литературным редактором газеты Академии Красной Армии имени Фрунзе, откуда был направлен на учебу в Кремлевское Краснознаменное пехотное училище имени Верховного Совета РСФСР. Вместе с ротой кремлевских курсантов осенью 1941 г. лейтенант Воробьёв ушел на фронт защищать подступы к Москве.

В декабре 1941 г. в бою под Клином контуженный молодой командир, лейтенант 10-й роты, попал в плен. Воробьёв прошел через ад Клинского, Ржевского, Смоленского, Саласпилсского, Шяуляйского фашистских лагерей для военнопленных, Паневежисской тюрьмы, 9-го Каунасского форта. Трижды бежал. После удачного побега из Шяуляйского лагеря с сентября 1943 года по август 1944 гг. командовал отдельной партизанской группой, состоявшей из военнопленных, бежавших из лагерей, которая принимала участие в освобождении г. Шяуляя. Константин Воробьёв воевал в партизанах до освобождения Прибалтики. Его жена стала санинструктором и вынесла с поля боя не один десяток раненых.

В отбитом у немцев г. Шауляе Константин Дмитриевич был назначен начальником штаба ПВО. Под его командой оказались те, вместе с кем он воевал в лесах. Воробьёв позаботился о судьбе каждого, написав на них отличные характеристики. Был подвергнут проверкам НКВД. За Воробьёва свидетельствовали его дела: многие могли подтвердить, как вел себя этот командир отряда в немецком тылу. В 1947 г. К. Д. Воробьёв был демобилизован. Как участник Великой Отечественной войны Константин Воробьёв награжден медалью «Партизану Отечественной войны» 1-й степени и медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».