Desde 1939, estuvo al mando de la 39ª Brigada Independiente de tanques de la Reserva del Alto Mando. Al frente de la brigada en septiembre de 1939, participó en la Invasión Soviética de Polonia. Luego, al frente de la brigada, participó en la Guerra de Invierno contra Finlandia. Durante las batallas con los finlandeses, los tanquistas del coronel D. Lelyushenko ayudaron activamente a las unidades del 23º Cuerpo de Fusileros a romper las defensas finlandesas en la Línea Mannerheim. Al final de las hostilidades, se le otorgó el título de Héroe de la Unión Soviética, además su brigada recibió la Orden de Lenin.