Khi Chiến dịch Barbarossa nổ ra vào ngày 22 tháng 6 năm 1941, quân đoàn của Petrov đã chiến đấu trong Trận Białystok–Minsk. Quân đoàn ban đầu đóng quân ở phía sau nhưng được chuyển tới Baranovichi để ngăn chặn bước tiến của Đức, sau bước đột phá ban đầu của quân Đức. Ngày 26 tháng 6, nó đã chiến đấu trong các trận chiến phòng thủ quanh Baranovichi, Stowbtsy và Minsk, nhưng Quân đoàn XLVII (Cơ giới) của Đức đã tìm cách xuyên thủng hàng phòng thủ của quân đoàn. Bị áp đảo, Quân đoàn cơ giới số 17 không thể chống cự được lâu dài và tàn quân của nó đành phải rút lui về phía đông đến Berezina, nơi nó có thể liên kết lại với các đơn vị khác của Liên Xô. Nó dã chịu tổn thất nặng nề trong cuộc chiến và vào ngày 5 tháng 7 đã trở thành một phần của Tập đoàn quân 21 sau khi được lệnh chuyển đến Babruysk vào ngày hôm trước. Đến ngày 7 tháng 7, quân đoàn không còn xe thiết giáp và sau đó trong tháng, quân đoàn đã được rút về khu vực Sukhinichi cùng với Tập đoàn quân 4. Sau đó nó được chuyển thành Lữ đoàn xe tăng 147 vào ngày 1 tháng 8.