С началом войны дивизия находилась в Тесницких военных лагерях под Тулой. После отмобилизования в конце июня — начале июля 1941 года она была переброшена в район города Могилёв, где в составе 61-го стрелкового корпуса 13-й армии Западного фронта вступила в тяжелые оборонительные бои по обороне города. Части дивизии занимали оборону по западному берегу реки Днепр, надёжно перекрыв дороги Минск — Могилёв и Бобруйск — Могилёв. Первые боевые столкновения с передовыми частями 3-й танковой группы начались 3 июля, однако все попытки врага с ходу прорвать оборону дивизии, форсировать реку и овладеть г. Могилёв были отбиты. С 25 июля по 29 августа майор Катюшин находился с дивизией в окружении, затем во главе отряда в 350 человек сумел пробиться к частям 50-й армии в районе города Почеп. С 5 сентября он исполнял должность помощника начальника, а с декабря — старшего помощника начальника оперативного отдела штаба 50-й армии. Участвовал с ней в боях на брянско-калужском направлении, в Орловско-Брянской оборонительной, Тульских оборонительной и наступательной, Калужской и Ржевско-Вяземской наступательных операциях.