Падчас Вялікай Айчыннай вайны генерал-маёр І. Я. Пятроў з ліпеня па кастрычнік 1941 г. камандзір 25-й Чапаеўскай стралковай дывізіі на Паўднёвым фронце, у кастрычніку 1941 — ліпені 1942 г. і лістападзе 1943 — лютым 1944 г. камандуючы Прыморскай арміі, у жніўні — кастрычніку 1942 г. камандуючы 44-й арміяй, у кастрычніку 1942 — сакавіку 1943 г. Чарнаморскай групы войскаў Закаўказскага фронту, сакавіку — красавіку 1943 г. Паўночка-Каўказскага фронту, у красавіку — чэрвені 1944 г. 2-га Беларускага фронту, у жніўні 1944 — сакавіку 1945 г. 4-га Украінскага фронту, красавіку — чэрвені 1945 г. 1-га Украінскага фронту. Удзельнік і адзін з кіраўнікоў абароны Адэсы (1941), Севастопаля (1941—1942). Удзельнік Берлінскай і Пражскай наступальных аперацый.