С началом войны находился на прежней должности. Бригада под командованием Родимцева принимала участие в приграничных сражениях на Западной Украине на Юго-Западном фронте. В конце июля 1941 года она была передислоцирована в район Дарница под Киевом, где в ходе Киевской оборонительной операции почти месяц вела ожесточённые бои на подступах к Киеву. В сентябре бригада Родимцева попала в окружение, вела оборонительные бои на реке Сейм и у станции Путивль, и с сохранением боеспособности прорвалась из окружения. В конце октября 3-й воздушно-десантный корпус был преобразован в 87-ю стрелковую дивизию, а полковник Родимцев был назначен её командиром. За хорошо организованный отход дивизии на восток, мужество и отвагу бойцов и командиров в борьбе за пгт Тим и Щигры, дивизия 27 марта 1942 года была преобразована в 13-ю гвардейскую и награждена орденом Ленина, а сам командир дивизии Родимцев — орденом Красного Знамени. Летом 1942 года дивизия вела тяжёлые боевые действия на харьковском направлении, а затем отступала в направлении на Вейделевка, Кантемировка и Вёшенская. После получения пополнения в середине сентября дивизия была передана в состав 62-й армии (Юго-Восточный фронт), после чего принимала участие в оборонительных боевых действиях в Сталинграде, в том числе и взятии Мамаева кургана.