尔布欣仍为外高加索军区（战时为外高加索方面军）参谋长。外高加索方面军在1941年12月改名为高加索方面军。1942年1月，托尔布欣再调任克里木方面军（由高加索方面军改成）参谋长，参与了刻赤半岛战役的策画。由于他不同意派驻方面军的大本营代表列夫·扎哈洛维奇·麦赫利斯的指挥，故在1942年3月，刻赤半岛战役开始前，被撤去参谋长职务。
史达林格勒.1942年5月，托尔布欣获起用为斯大林格勒军区副司令。1942年7月，任斯大林格勒方面军下属的第57集团军司令。第57集团军在其指挥下，参