В боях на белорусской земле летом 1941 года приняли участие 10 бронепоездов: семь армейских, два – НКВД и один построенный при помощи железнодорожников Гомеля. Бронепоезд №44 принял бой в Молодечно, затем направился к Лиде, где вели тяжелые бои наши окруженные части. Огнем противника бронепоезд был поврежден, но его в кратчайшие сроки отремонтировали, и уже 29 июля его орудия открыли огонь по позициям гитлеровцев у Климовичей и Клецка. Только после массированной бомбежки 6 августа 1941 года на участке Орша – Унеча бронепоезд был отправлен на капитальный ремонт.
Бронепоезда №№ 50,51,52 в составе 21-й армии сражались под Гомелем. Бронепоезд № 50 огнем своих орудий поддерживал наши войска под Бобруйском, а 4 июля подбил 18 немецких танков и бронемашин. В эти дни, действуя без поддержки пехоты, бронепоезда №№ 51 и 52 уничтожили 10 танков, две танкетки, две бронемашины, 72 мотоцикла, 50 автомобилей и два самолета. 30 июля бронепоезд № 52 был разбит авиацией противника, но при помощи железнодорожников Гомеля команда построила самодельный бронепоезд, который действовал под прежним номером. В районе Орши – Жодино – Борисова сражался 12-й дивизион в составе 47-го, 48-го и 49-го бронепоездов. 1 июля «сорок седьмой» в районе Жодино вступил в бой с немецкими танками и уничтожил несколько машин. «Сорок восьмой» попал под сильнейший артобстрел и был выведен из строя. Бронепоезд №48 быстро отремонтировали, и он стал последним советским бронепоездом, оборонявшим белорусские земли в районе Костюковичей. 17 августа, прикрывая отход наших войск, он оказался отрезанным от своих, и вечером того же дня был подожжен командой и уничтожен на мосту через реку Ипуть.
В районе Заславля, вблизи «Линии Сталина», вступил в бой с германской мотопехотой и танками 20-й танковой дивизии бронепоезд НКВД № 73. Авиационным ударом бронепоезд был поврежден. После ремонта он был направлен в район ст. Елизово, чтобы отбить захваченный противником мост через Березину. Задача была выполнена, но авиация противника снова повредила бронепоезд. Убедившись, что двигаться бронепоезд не может, команда сняла пулеметы и замки орудий, а затем уничтожила «стальную крепость».
В стратегической наступательной операции «Багратион» приняли участие 18 бронепоездов. За годы войны бронепоезда уничтожили 370 танков, 115 самолетов, 344 орудия и миномета, два вражеских бронепоезда, 840 пулеметов, 712 грузовиков и бронемашин, 160 мотоциклов. Каждый четвертый боец из команды бронепоездов был удостоен правительственных наград.