У лютому 1940 року Григор'єв був призваний на службу в Робітничо-селянську Червону Армію, служив командиром гармати в 50-й стрілецькій дивізії Білоруського військового округу. У травні 1941 року він закінчив військово-політичні курси молодших лейтенантів. З червня 1941 року — на фронтах Великої Вітчизняної війни. Брав участь у боях на Західному, Воронезькому та 1-му Українському фронтах. В боях два рази був поранений. Брав участь у боях в Білоруській РСР, Смоленській битві, Житомирсько-Бердичівській, Проскурівсько-Чернівецькій, Львівсько-Сандомирській, Вісло-Одерській, Берлінській операціях. До січня 1945 року гвардії старший лейтенант Фома Григор'єв командував батареєю 235-го гвардійського винищувального протитанкового артилерійського полку 10-ї гвардійської винищувально-протитанкової артилерійської бригади 1-го Українського фронту. Відзначився під час визволення Польщі.