Осенью 1942 года началось формирование Дальневосточной стрелковой дивизии войск НКВД для действующей армии из личного состава пограничных и внутренних войск Сибири и Дальнего Востока (в феврале 1943 года переименована в 102-й стрелковой дивизии. 6 ноября 1942 года полковник К. Е. Гребенюк был назначен заместителем командира этой дивизии. В начале марта 1943 года дивизия вошла в состав 70-й армии Центрального фронта и с марша вступила в бой во время Севской наступательной операции, в а июле 1943 года участвовала в Курской битве и Орловской наступательной операции.