Le deficienze delineate ebbero conferma quando nell'estate 1941, mentre si sviluppava in tutta la sua gravità l'attacco tedesco, la 41ª Divisione corazzata segnalò la perdita di due terzi dei suoi trentatré KV-2: soltanto cinque erano stati effettivamente distrutti dall'azione avversaria. A causa della situazione critica e delle vaste perdite, i sovietici continuarono ad utilizzarlo; alcuni esemplari, infatti, combatterono durante la battaglia di Mosca dell'inverno 1941 e qualche carro era presente anche nelle file della 62ª Armata schierata a difesa di Stalingrado. I KV-2 ancora funzionanti vennero comunque sospesi dal servizio attivo prima della fine del 1942 e rispediti in fabbrica, dove furono convertiti agli standard del loro predecessore KV-1 e inviati nuovamente al fronte.