З початком війни 24 червня 1941 року корпус під командуванням Добросердова був включений до складу Південного фронту, а в кінці червня — до складу Південно-Західного фронту, після чого брав участь у бойових діях в районі міст Славута і Ізяслав, а потім відступав у напрямку на Київ. З 2 серпня 1941 Добросердов перебував у розпорядженні командувача військ Південно-Західного фронту і в тому ж місяці призначений на посаду начальника штабу 37-ї армії, у складі якої незабаром брав участь у бойових діях у ході Київської оборонної операції, під час якої після відходу на лівий берег Дніпра в районі міст Бровари та Бориспіль армія потрапила в оточення, проте продовжила оборонятися. 14 жовтня 1941 року група офіцерів штабу армії на чолі з Добросердовим була блокована німецькими військами при спробі прорватися з оточення і після бою захоплена у полон. Добросердов був направлений до табору військовополонених у Володимирі-Волинському, незабаром переведений у концентраційний табір Хахінштейн, а в 1944 році — у фортецю Вайсенбург. 27 квітня 1945 року Добросердов був звільнений американськими військами і 22 травня відправлений у Париж в розпорядження Радянської військової місії у справах репатріації, через яку направлений до Москви.