Nel 1941 Heinrici prende parte all'invasione tedesca dell'Unione sovietica al comando del XLIII Corpo d'armata, inquadrato nella Panzergruppe 2 di Heinz Guderian. Dopo aver realizzato alcune importanti ma non decisive vittorie, la Wehrmacht viene fermata dai sovietici quando ormai era alle porte di Mosca: la controffensiva sovietica lanciata nel dicembre 1941, anzi, costrinse i tedeschi a passare sulla difensiva per evitare di essere travolti dall'Armata rossa. In questo quadro, il 20 gennaio 1942 Heinrici assunse il comando della IV Armata: un'unità particolarmente esposta al fuoco nemico dato che difendeva un tratto centrale del fronte, sulla strada che da Smolensk portava a Mosca.