7月，出任新组建的第37集团军司令，在乌克兰的基辅方向参加正面防御作战，屡建功勋，9月16日，苏军的防御崩溃，弗拉索夫逃出包围，徒步返回己方阵地，斯大林命令用飞机把索拉索夫接到莫斯科，授予他列宁勋章和红旗勋章，任命他为防守莫斯科的第20集团军司令。1941年11月，德军第3和第4装甲集群从北面突破了苏军防线，莫斯科岌岌可危，但弗拉索夫亲率第7和第8近卫步兵师以强行军堵住了突破口，他们是所有苏军部队中最先到达北郊的。接着，在从扎哥尔斯克调来的库兹涅佐夫的第1突击集团军支援下，弗拉索夫在德米特罗夫和伊克沙湖之间发动反攻，终于把德国人阻挡在莫斯科运河一线。

在莫斯科保卫战里，弗拉索夫又担任了先锋，率领第20集团军从沃洛科拉姆斯克向西突破，战役结束后，斯大林任命弗拉索夫为沃尔霍夫方面军副司令员，接替患病的克雷洛夫担任第2突击集团军司令。

这样功勋赫赫的红军将领居然当了叛徒！