Когда в июне 1942 года немецкие войска начали наступление на Сталинград, дивизион Васильева принимал участие в тяжелейших боях и отступлениях. 5 июля 1942 года в посёлке Тербуны Васильев принимал участие в отражении атаки танковых подразделений противника, в результате которого немецкие войска были вынуждены повернуть к Воронежу. У посёлка Тербуны сдерживание натиска противника продолжалось в течение полугода. Неоднократно по приказу командования Васильев участвовал в нанесении тактических ударов, обстреле позиций врага, не дав противнику перекинуть ни одного подразделения на помощь армии Паулюса в Сталинграде.