В апреле — мае 1942 года находился в госпитале по болезни, затем был назначен начальником штаба 173-й стрелковой дивизии. Летом дивизия находилась на пополнении во втором эшелоне 50-й, а с 1 июля — 10-й армий Западного фронта. В период с 10 мая по 29 июня подполковник Катюшин временно командовал дивизией. В августе она была переброшена на Сталинградский фронт и в сентябре в составе 24-й и 1-й гвардейской армий вела бои северо-западнее Сталинграда (в районе Котлубань). 6 декабря 1942 года Катюшин переведён на должность начальника штаба 277-й стрелковой дивизии и в составе 21-й армии участвовал с ней в ожесточённых боях за Песковатку. С 19 января 1943 года полковник Катюшин исполнял должность заместителя командира дивизии. С 13 по 17 января 1943 года в ходе операции «Кольцо» она наступала во втором эшелоне 21-й армии, затем вела бои в районе ст. Вороново, балка Царица, Опытная станция и 27 января дивизия вышла на северо-западную окраину Сталинграда, после чего была выведена в резерв Ставки ВГК. В конце февраля она переброшена по ж. д. на Западный фронт (ст. Пробуждение Смоленской обл.), где вошла в подчинение 50-й армии и в её составе участвовала в Ржевско-Вяземской наступательной операции. В июне — июле находилась в резерве 49-й армии, затем была подчинена 33-й армии и участвовала в Спас-Деменской наступательной операции. В конце августа дивизия вошла в подчинение 49-й армии и в её составе принимала участие в Смоленской, Ельнинско-Дорогобужской, Смоленско-Рославльской наступательных операциях. Приказом ВГК от 25.09.1943 за освобождение города Рославль ей было присвоено почётное наименование «Рославльская». С 19 ноября дивизия входила в состав 33-й, затем с 8 декабря — 5-й армий Западного (с 24.4.1944-3-го Белорусского) фронта и вела бои юго-восточнее Витебска.