На этом посту встретил начало войны. Дивизия в составе 18-го механизированного корпуса, затем в 18-й и 38-й армиях сражалась на Южном фронте. В ней Н. Бубнов участвовал в Приграничных сражениях в Молдавии, в Тираспольско-Мелитопольской и Донбасской оборонительных операциях. В августе 1941 года за отвагу в боях Бубнов был назначен на должность командира 94-го танкового полка в этой дивизии. С октября 1941 года командовал танковым батальоном в 142-й танковой бригаде на Юго-Западном фронте, затем вновь командовал танковым полком в 2-м механизированном корпусе.