29 сентября полковник Иванов был назначен на должность заместителя начальника оперативного отдела штаба Северо-Западного фронта, а в декабре направлен в Сибирский военный округ, где 3 января 1942 года был назначен на должность командира 301-й стрелковой дивизии, формировавшейся в Красноярске. После завершения формирования дивизия была передислоцирована в г. Старобельск и вскоре была включена в состав 21-й армии, после чего принимала участие в ходе Харьковской и Воронежско-Ворошиловградской операций, вследствие чего с 23 июня вела боевые действия в окружении, во время попытки выхода из которого 23 августа полковник П. И. Иванов попал в плен.