С июня 1941 года воевал в Великой Отечественной войне. Командиром пулемётного взвода 286-го стрелкового полка в составе действующей армии на Северо-Западном фронте участвовал в Прибалтийской и Ленинградской оборонительных операциях. В бою 12 августа 1941 года был тяжело ранен, лечился в эвакогоспитале в Ленинграде, затем был эвакуирован из блокадного города в город Сокол Вологодской области. Поскольку в ходе боевых действий Ашот Казарьян зарекомендовал себя с лучшей стороны, показав отличное умение ориентироваться на местности, то после выздоровления командование отправило его учиться на ускоренные курсы младших лейтенантов, которые Казарьян успешно окончил в июле 1942 году и получил первое офицерское звание.