С августа 1941 года капитан Беляев исполнял должность старшего помощника начальника оперативного отдела штаба 13-й армии Брянского фронта. В конце сентября — октябре участвовал с ней в Орловско-Брянской оборонительной операции. С 11 ноября, после упразднения Брянского фронта, армия вела оборонительные бои на воронежском направлении в составе войск Юго-Западного фронта и к 5 декабря отошла на рубеж восточнее Ефремова, Елец, Волово. С началом контрнаступления под Москвой в декабре 1941 года она участвовала в Елецкой наступательной операции. С 24 декабря входила в Брянский фронт 2-го формирования и продолжала наступление на орловском направлении. С выходом на рубеж Скородное, Колпны её войска перешли к обороне.