В январе 1942 года сразу с должности командира дивизии назначен заместителем командующего 13-й армией Брянского фронта, однако поскольку командующий в армии назначен не был, то Н. П. Пухов исполнял его обязанности, а в мае 1942 года официально назначен командующим армией. Впоследствии, с 12 марта 1943 года армия сражалась в составе Центрального фронта, с 6 октября 1943 — Воронежского фронта, с октября 1943 — 1-го Украинского фронта. В июне-июле 1942 года армия участвовала в Касторненской оборонительной операции (составная часть Воронежско-Ворошиловградской стратегической оборонительной операции), где её войска упорно дрались в обороне и вынудили немецкое командование перенести основной удар на позиции других армий. В Воронежско-Касторненской операции (январь-февраль 1943) 13-я армия быстрыми темпами взломала строившуюся полгода немецкую оборону и ударом с севера замкнула кольцо окружения вокруг Касторненской группировки немецких войск. В Малоархангельской операции (февраль 1943) армия с тяжелыми боями пыталась замкнуть кольцо окружения вокруг Орловской группировки немецких войск, но добилась только продвижения на 10-20 километров.