З 27 грудня 1941 по 22 липня 1942 — начальник штабу 38-ї армії (Південно-Західний фронт). У липні—серпні 1942 року — начальник штабу 1-ї танкової армії (Південно-Західний фронт), що формувалася у районі міста Калач-на-Дону 1-ї танкової армії. У серпні 1942 року — начальник оперативного відділу штабу Південно-Східного фронту. З 23 липня по 9 грудня 1942 — начальник штабу 1-ї гвардійської армії (Південно-Східний, Сталінградський, Донський фронти). У жовтні—грудні 1942 — начальник оперативного відділу штабу Південно-Західного фронту. Іванов брав участь у плануванні і успішному здійсненні операції по розгрому німецьких військ під Сталінградом. Восени 1942 року полковнику Іванову присвоєно військове звання «генерал-майор».