Ударную мощь дивизии значительно усилили 24 танка КВ-1, полученные в июле 1940 года.
17 июня 1941 года дивизию перебросили в Карело-Финскую ССР, в район Алакуртти, где ее и застало известие о нападении фашистской Германии на Советский Союз. С начала войны и до 14 июля 1941 года 1-я танковая дивизия вела бои против 36-го армейского корпуса немцев в районе Алакуртти. За это время ее безвозвратные потери составили 33 танка БТ, 1 — Т-26, 3 — БА-10.
С 17 июля 1941 года 1-ю танковую дивизию (без 2-го танкового полка) перебросили в район Гатчины, и до середины августа она вела оборонительные бои на подступах к Ленинграду.
Оставшийся в Карелии 2-й танковый полк, где служил лейтенант Шолохов, 23 июля 1941 года совместно с 24-м мотострелковым полком НКВД перешел в наступление по дороге Кутчезеро — Ведлозеро. На тот момент в его составе насчитывалось 4 танка КВ-1, 13 — Т-28, 29 — БТ-7, 57 — БТ-5, 32 — Т-26, в том числе 23 огнеметных, 19 бронемашин БА-10 и БА-20, и до 200 автомашин. Натолкнувшись на упорное сопротивление финских частей, наступление захлебнулось и было продолжено только в начале августа силами полка и 272-й стрелковой дивизии. Оно также имело частный успех. Советским войскам удалось продвинуться лишь на 5–15 километров. После возобновления наступления финских частей остатки полка отошли к Петрозаводску и приняли участие в его обороне.
Сдерживая непрерывный натиск врага, танкисты несли большие потери. Из-за недостатка резервов и техники они отводились в тыл, где переформировывались в менее крупные новые части. 20 августа 1941 года 2-й танковый полк переформировали в 51-й и 106-й отдельные танковые батальоны 7-й армии.
Лейтенант Дмитрий Шолохов становится командиром взвода Т-28 в 51-м отдельном танковом батальоне 7-й армии, а с декабря 1941 года — командиром взвода 4-го отдельного танкового батальона (Карельский фронт).
На место уничтоженной и выбывшей из строя техники в войска поступали новые образцы. К 1942 году основным средним танком Красной армии становится Т-34. В марте 1942 года, после прохождения ускоренного переобучения, Д. Шолохов получает новое назначение в формирующуюся во Владимире 158-ю танковую бригаду. Он становится командиром взвода танков Т-34 в 349-м отдельном танковом батальоне.
С 26 по 31 мая 1942 года 158-я танковая бригада была передислоцирована на Юго-Западный фронт с целью сдержать начавшееся стремительное продвижение немецких войск после неудачного наступления Красной армии на Харьков. 14 июня 1942 года введена в состав 13-го танкового корпуса. В тяжелых оборонительных боях с численно превосходящими силами противника бригада несла ощутимые потери. К утру 28 июня 1942 года в ее рядах насчитывалось 48 танков: 8 — КВ-1, 20 — Т-34 и 20 — Т-60.
Командир танкового взвода 158-й танковой бригады 13-го танкового корпуса 21-й армии Юго-Западного фронта старший лейтенант Дмитрий Дмитриевич Шолохов особо отличился в начале Воронежско-Ворошиловградской стратегической оборонительной операции (28 июня 1942 г. — 24 июля 1942 г.).
30 июня 1942 года в 4 часа утра из района Волчанска немецкие войска силами 6-й армии и 40-го танкового корпуса перешли в наступление. Нанеся главный удар в полосе Юго-Западного фронта в стык 21-й и 28-й армий, между реками Нежеголь и Волчья, они прорвали неглубокую и слабо подготовленную оборону советских войск.
Измотанные в предыдущих боях, стрелковые подразделения Красной армии не смогли сдержать такой сильный натиск фашистских войск и стали отходить. Развивая наступление, части 6-й немецкой армии под командованием генерал-лейтенанта Ф. Паулюса вышли к позициям 13-го танкового корпуса генерал-майора П.Е. Шурова, где столкнулись с упорным сопротивлением.
В течении всего дня продолжались ожесточенные танковые бои. В отдельные периоды в них участвовало с обеих сторон до 300 машин. За 30 июня 1942 года танкисты 13-го танкового корпуса подбили около 40 вражеских танков, но и сами понесли большие потери.
Представляя старшего лейтенанта Д.Д. Шолохова к награждению по итогам того боя, командование части отмечало: «Противник в период с 11 по 29.06.42 сосредоточил на участке ВОЛУЙСК, ДЕРЕВЕНСКОЕ, ОКТЯБРЬСКОЕ до 150 танков, 2 полка пехоты и большое количество артиллерии, готовя прорыв нашей обороны. Взвод, которым командовал тов. ШОЛОХОВ, был выставлен в засаду (роща Ю-З окраина НЕСТЕРНОЕ Харьковской обл).
30.6.42 противник повел наступление, ведя бой эшелонированно до 100 самолетов и 150 танков. Тов. ШОЛОХОВ мужественно встретил танки противника и, используя дефиле (узкий проход между возвышенностями. — Прим. авт.), подпустив на 200 метров, начал расстреливать их в упор. Одна за другой горели фашистские машины, ища укрытий в дер. Нестерное, они подставляли борт, это преимущество было также использовано ШОЛОХОВЫМ. Не боясь обхода прорывающихся танков и автоматчиков противника, он вел меткий прицельный огонь и за 3 часа боя сжег 24 немецких танка. Пополнив боекомплект, т. ШОЛОХОВ был выброшен в д. ВОЛЧЬЯ АЛЕКСАНДРОВКА для прикрытия левого фланга батальона. К этому времени до батальона мотопехоты пыталось овладеть В. Александровкой. Тов. ШОЛОХОВ с хода вступил в бой своим танком. Рассеяв батальон мотопехоты, он сжег свыше 10 транспортных машин и уничтожил до 100 чел. гитлеровцев».
Отдавая приказ старшему лейтенанту Шолохову прикрыть своим взводом деревню Нестерное, никто и не предполагал, что они столкнутся с надвигающейся фашистской танковой армадой. Однако советские танкисты не испугались численно многократно превосходивших их врагов и смело вступили в бой. Местность вокруг деревни благоприятствовала обороняющимся, многочисленные балки и лощины затрудняли маневр.
Кроме танка Шолохова во взводе также были машины сержантов Г.П. Сергеева и А.С. Калинина. Расположившись на окраине деревни, они встретили фашистскую колонну орудийным огнем. Вот от выстрела командира взвода загорелся головной танк. Еще по два смогли подбить экипажи Сергеева и Калинина.
Маневрируя и часто меняя позицию, три Т-34 создавали впечатление присутствия крупных сил. За два часа боя они смогли отразить пять атак врага. Поняв, что так просто мимо деревни не пробиться, фашисты решили обойти ее дальней стороной по дну балки.
К этому времени во взводе Шолохова на ходу остался только командирский танк. Погиб Калинин и его экипаж. Был серьезно поврежден и выбыл из боя танк Сергеева.
Старший лейтенант разгадал вражеский маневр и снова сменил позицию. Его танк удачно расположился на склоне балки. Она была очень узкая и позволяла вражеским машинам двигаться только одна за
