לאחר פלישת הצבא הגרמני לברית המועצות ביוני 1941, מונה סוקולובסקי לראש מטה של החזית המערבית. הוא מילא את התפקיד הזה עד לפברואר 1943. סוקולובסקי היה קצין מטה מוכשר. המטה, תחת פיקודו, תכנן את מתקפת הנגד הסובייטית בקרב על מוסקבה. בשנת 1942 תכנן התקפה פחות מוצלחת באזור רז'ב וויאזמה.