Am 6. April 1941 wurde er zum Generalmajor befördert und erhielt das Kommando über das 21. mechanische Korps. Während der deutschen Invasion in der Sowjetunion (Juni 1941) kommandierte er sein Korps (mit BT-7 und T-26 Panzer) im Bereich der 11. Armee im Raum Dünaburg. Obwohl seine Truppen durch das deutsche LVI. Panzerkorps innerhalb dreier Wochen über 450 km zurückgedrängt wurde, erhielt er den Orden des Roten Sterns. Im August 1941 wurde Leljushenko von Stalin beauftragt, 22 neue Panzerbrigaden aufzustellen, die mit den kampfstärkeren Panzertypen T-34 und KW-1 ausgerüstet wurden. In dieser Zeit hatte er zahlreiche spätere Panzerführer, wie Rotmistrow, Katukow und Solomatin unter seinem Kommando. Ende September wurde die Situation südwestlich der Moskauer Schutzstellung so kritisch, dass ihn die Stawka mit der Bildung der ersten Welle mehrerer Schützenkorps beauftragte, die speziell die Autobahn von Orel nach Tula zu decken hatten. Nach dem Verlust von Orel und Mzensk überschritten die deutschen Truppen Anfang Oktober den Suscha-Abschnitt.