В августе 1942 года командующий армией генерал А. И. Данилов назначил полковника В. А. Пеньковского, как лучшего командира дивизии в армии, на должность начальника штаба 21-й армии. На этой должности Пеньковский воевал до Победы, в том числе — когда армия за выдающиеся боевые успехи в апреле 1943 года была переименована в 6-ю гвардейскую армию. Во главе штаба армии воевал на Юго-Восточном, с сентября 1942 — на Сталинградском, с октября 1942 — на Донском, с весны 1943 — на Воронежском, с октября 1943 — на 2-м Прибалтийском, с мая 1944 — 1-м Прибалтийском, с февраля 1945 — вновь на 1-м Прибалтийском, с апреля 1945 — на Ленинградском фронтах. Успешно руководил работой штаба армии в Курской битве, в Белгородско-Харьковской наступательной операции, в битве за Днепр, в Белорусской и Прибалтийской наступательных операциях, в блокаде Курляндской группировки немецких войск.