С началом войны дивизия убыла на Северо-Западный фронт в 8-ю армию и с 27 июня вступила в бой в районе Краслава (Латвия), затем отходила в направлении города Невель. Под Невелем она вместе с другими соединениями 51-го стрелкового корпуса была окружена. В ходе боев в сложной обстановке дивизия понесла большие потери и затем пробивалась мелкими группами. Будучи в окружении, полковой комиссар Беляев сформировал отряд численностью более 500 человек, действовавший с ним в тылу противника. 12 октября 1941 года отряд перешел линию фронта в районе станции Оленино Калининской области, после этого Беляев прибыл в штаб 22-й армии и был назначен военкомом 186-й стрелковой дивизии. В составе 22-й армии Западного и Калининского (с 19 октября) фронтов участвовал с ней в Смоленском сражении, в Вяземской и Калининской оборонительных операциях. В конце декабря 1941 года, в ходе Калининской наступательной операции, дивизия вела упорные бои за населенные пункты Денисиха, Коровкино, Власово, Бабино, Городище. В январе — апреле 1942 года её части принимали участие в Ржевско-Вяземской, Ржевско-Сычевской наступательных операциях. К марту они вышли на северный берег реки Молодой Туд на рубеж Переедово, Молодой Туд, Медведево, где перешли к обороне.