Участник Великой Отечественной войны с августа 1941 года. С 19 августа 1941 года — заместитель начальника политуправления Брянского фронта. С 18 ноября 1941 года — начальник политотдела 58-й армии (армия находилась в резерве Ставки ВГК). 30 мая 1942 года И. В. Васильев назначен начальником политотдела формирующейся 62-й армии. В июле 1942 года эта армия вступила в бой и прославила своё имя своей героической обороной Сталинграда. За выдающиеся массовые подвиги личного состава и отличное выполнение заданий командования армия 5 марта 1943 года получила гвардейское звание и была переименована в 8-ю гвардейскую армию). В её составе генерал Васильев прошёл всю Сталинградскую битву. Затем в составе армии участвовал в Изюм-Барвенковской наступательной операции.