Во время Великой Отечественной, во главе этого же 27-го отдельного зенитно-артиллерийского дивизиона, с августа 1941 года, в составе Ленинградского фронта участвовал в битве за Ленинград. Части дивизиона участвовали в боях на Карельском перешейке, на северо-востоке Выборга, а так же на северо-западных подступах к Ленинграду. С июля 1942 года Кочубей занимал должность командира 242-го армейского зенитно-артиллерийского полка 62-й армии, с которой участвовал в битве при Сталинграде в составе Сталинградского фронта.