В октябре 1942 года был назначен на должность командира 29-й стрелковой дивизии 64-й армии на Сталинградском и Донском фронтах. Дивизия успешно принимала участие в боевых действиях в ходе операции «Кольцо» — разгроме окруженной группировки противника и освобождении Сталинграда. За выдающиеся боевые отличия приказом народного комиссара обороны СССР от 1 марта 1943 года дивизия получила гвардейское звание и была переименована в 72-ю гвардейскую стрелковую дивизию. Под командованием генерала Лосева в составе 7-й гвардейской армии на Воронежском и Степном фронтах вела упорные бои в ходе оборонительного этапа Курской битвы на южном фасе Курской дуги, а затем в Белгородско-Харьковской и Полтавско-Кременчугской наступательных операциях.