В начале Великой Отечественной войны по решению партийных органов был оставлен в тылу врага для подпольной работы. Но на сентябрь 1941 года занимал должность начальник штаба киевского бронепоезда «Литер А». Участвовал в обороне Киевского укрепрайона и в неудачных попытках 37-й армии (командующий генерал-майор А.А. Власов) прорваться из киевского окружения у Барышевки и Березани. С выходом бронепоезда из строя и общей потерей управления войск пристал к сводной боевой группе под личным командованием генерал-майора А.А. Власова. Арефьев вспоминает, что Власов до последнего старался держать дисциплину в этой группе и ежедневно собирал совещания командиров. До начала октября группа находилась в болотах на р. Трубеж приблизительно между сёлами Гланышев — Пристромы. С окончанием боёв в котле группа под командованием генерала Власова пошла на восток с целью выхода к своим.