С марта 1944 года обучался на штабных курсах, которые окончил в апреле 1944 года. В мае-июле 1944 — помощник начальника разведывательного отдела 89-го стрелкового корпуса. С июля 1944 года — офицер разведки 37-го гвардейского стрелкового полка. Воевал на 1-м Белорусском, 3-м и 1-м Прибалтийских фронтах. Участвовал в Белорусской и Рижской операциях, блокировании курляндской группировки противника. 24 июля 1944 года легко ранен в правую ногу. 5 ноября 1944 года был контужен и направлен для излечения в госпиталь в Москву. После излечения в феврале 1945 года капитан П. В. Лебежихин был признан ограничено годным к военной службе. Всего за время войны был шесть раз ранен и дважды контужен.