Приказом НКО № 06333 от 5 октября 1942 года полковник И. А. Нагайбаков назначен начальником штаба 17-го танкового корпуса; на этой должности до конца войны. 3 января 1943 года за отличие в боях против немецко-фашистских захватчиков в районе Среднего Дона корпус получает звание гвардейского и становится 4-м гвардейским танковым корпусом, затем получает почётное наименование «Кантемировского». Корпус, начальником штаба которого был Нагайбаков, в составе Брянского, Воронежского, Юго-Западного и 1-го Украинского фронтов участвовал в контрнаступлении под Сталинградом, битве под Курском, в Житомирско-Бердичевской, Проскуровско-Черновицкой, Львовско-Сандомирской, Карпатско-Дуклинской, Висло-Одерской, Нижне-Силезской и Верхне-Силезской, Берлинской и Пражской операциях. За успешные боевые действия корпус награждён орденами Ленина и Красного Знамени. 2 августа 1944 года присвоено звание генерал-майор танковых войск (Постановление СНК СССР № 1024 от 02.08.1944).