В декабре 1942 года А. И. Шебунин был назначен начальником тыла Юго-Западного фронта (с 20 октября 1943 года — 3-й Украинский фронт), участвовал в Сталинградской битве, Острогожско-Россошанской операции, Третьей битве за Харьков, Донбасской операции, Битве за Днепр, Никопольско-Криворожской наступательной операции, Березнеговато-Снигирёвской наступательная операции, Одесской наступательной операции, Ясско-Кишинёвской операции, Будапештской операции, Балатонской оборонительной операции и Венской наступательной операции. Войну А. И. Шебунин закончил в Вене, где ему пришлось организовывать продовольственное снабжение города.