Poc després de l'inici de la invasió, el cos de Vlàssov reconquerí Przemyśl, mantenint-la durant 6 dies. Com a tinent general, comandà el 37è Exèrcit prop de Kíev, defensant-la el suficient temps perquè moltes unitats soviètiques aconseguissin retirar-se de manera ordenada. Posteriorment jugà un important paper a la defensa de Moscou, amb el seu 20è Exèrcit mantenint les defenses de Klin i Volokolamsk, contraatacant i reconquerint Solnetxnogorsk. El diari Pravda publicà la fotografia de Vlàssov (entre altres generals soviètics) com un dels "defensors de Mosocu". Descrit per alguns historiadors com a carismàtic, va ser condecorat amb l'orde de la Bandera Roja el 24 de gener de 1942 pels seus esforços en la defensa de la capital. Després del seu èxit va ser nomenat comandant del 2n Exèrcit de Xoc del Front de Vólkhov i rebé l'ordre d'alleugerir el setge de Leningrad mitjançant l'operació ofensiva Liuban-Txudovo de gener-abril de 1942. La resta de forces (els exèrcits 4t, 52è i 59è, el 13è Cos de Cavalleria i els Cossos de Fusellers de la Guàrdia 4t i 6è del Front de Volkhov, així com el 54è Exèrcit del Front de Leningrad) fracassaren en explotar els avenços de l'exèrcit de Vlàssov, quedant aïllat en territori alemany. El 2n Exèrcit de Xoc va quedar envoltat i va ser destruït al juny de 1942.