После выздоровления Г. И. Пэнэжко был направлен в Москву, где до зимы 1943 года на базе эвакуированного завода «Динамо» занимался организацией производства запасных частей для танков. В феврале 1943 года в звании старшего техника-лейтенанта Г. И. Пэнэжко получил назначение в 29-й танковый корпус, который был включён в состав 5-й гвардейской танковой армии. Летом 1943 года в его составе он принимал участие в Курской битве, в том числе в танковом сражении под Прохоровкой. 5 августа 1943 года в ходе начавшейся Белгородско-Харьковской операции Григорий Иванович был переведён на должность старшего адъютанта в 278-й танковый батальон 31-й танковой бригады 29-го танкового корпуса 5-й гвардейской танковой армии. Во время наступательных действий батальона старший техник-лейтенант Г. И. Пэнэжко хорошо организовал снабжение подразделения и работу штаба в боевых условиях. Во время отражения немецкого контрудара под Богодуховом Григорий Иванович лично руководил доставкой горючего, боеприпасов и продуктов питания на передовую. 26 августа 1943 года батальон выбил противника из опорного пункта обороны села Гавриловка Харьковской области. Понимая, что танкистам без поддержки пехоты удержать занятые рубежи будет крайне сложно, старший техник-лейтенант Г. И. Пэнэжко собрал остатки различных стрелковых подразделений и лично повёл их в бой. В результате занятые танкистами позиции у села Гавриловка были прочно закреплены пехотой. Контратакующий противник, понеся большие потери в живой силе, отошёл на исходные позиции.