В ноябре 1942 года направлен на учёбу на ускоренный курс при Высшей военной академии имени К. Е. Ворошилова, после окончания которого в июне 1943 года назначен на должность заместителя командира 47-й гвардейской стрелковой дивизии, а уже 23 июня — на аналогичную должность в 58-й гвардейской стрелковой дивизии, которая вскоре приняла участие в Белгородско-Харьковской наступательной операции. 30 августа полковник П. И. Касаткин был снят с занимаемой должности и 26 октября назначен на должность начальника отдела организационно-учётного и укомплектования штаба 57-й армии, которая вела боевые действия на криворожском направлении, а с февраля 1944 года участвовала в ходе Березнеговато-Снигирёвской, Одесской и Ясско-Кишинёвской наступательных операций.