С 26 октября 1941 года А. И. Зыгин командовал 186-й стрелковой дивизией, а затем 158-й стрелковой дивизией, которые в составе 22-й армии Калининского фронта участвовали в оборонительном этапе Московской битвы. Затем дивизии под его командованием участвовали в контрнаступлении под Москвой, в Калининской, Ржевско-вяземской (1942 года), Торопецко-Холмской и первой Ржевско-Сычёвской наступательных операциях.