12 мая 1942 года подполковник Карпелюк допущен к исполнению должности заместителя командира 30-й стрелковой дивизии. В конце июля она вместе с армией была подчинена Северо-Кавказскому фронту (с 1 сентября 1942 года — в Черноморской группе войск Закавказского фронта) и участвовала в Армавиро-Майкопской и Туапсинской оборонительных операциях. В ходе последней 22 октября 1942 года Карпелюк был допущен к командованию 68-й отдельной морской стрелковой бригадой и участвовал с ней в битве за Кавказ, в оборонительных боях на подступах к Туапсе. В мае 1943 года на базе этой же 68-й и 10-й отдельных стрелковых бригад была сформирована 29-я стрелковая дивизия, а подполковник Карпелюк назначен в ней заместителем командира. После сформирования она вошла в 47-ю армию Степного ВО (с 9 июля — Степного фронта) и занимала оборону на рубеже Алексеевка, Помарный, Погореловка (в 4 км западнее города Короча Белгородской области). С 17 августа дивизия участвовала в Белгородско-Харьковской наступательной операции. В период с 11 сентября по 21 октября Карпелюк временно командовал этой дивизией, находившейся в это время на доукомплектовании в Курской области. С прибытием вновь назначенного комдива полковника Я. Л. Штеймана приступил к исполнению прямых обязанностей его заместителя.