Po powrocie z Chin kontynuował wypróbowywanie w Naukowo-Badawczym Instytucie Sił Powietrznych modeli samolotów wojskowych, w marcu 1940 był członkiem delegacji ZSRR odwiedzającej niemieckie firmy lotnicze. W 1940 otrzymał stopień podpułkownika. Był deputowanym do Rady Najwyższej ZSRR 1 kadencji (od 1937). Uczestniczył w wojnie z Niemcami, w czerwcu-lipcu 1941 dowodził 401 myśliwskim pułkiem lotniczym sformowanym z jego inicjatywy z pilotów doświadczalnych, walczył na Froncie Zachodnim, brał udział w walkach obronnych na Białorusi. Wykonał ok. 15 lotów bojowych na myśliwcu MiG-3, w walkach powietrznych strącił 1 samolot wroga. Zginął w walce powietrznej. Został pochowany w rejonie wsi Monastyri w obwodzie witebskim, w lipcu 1960 jego prochy zostały przeniesione na Cmentarz Nowodziewiczy.
20 maja 1940 został uhonorowany tytułem Bohatera Związku Radzieckiego i Złotą Gwiazdą. 22 lipca 1941 otrzymał pośmiertnie drugą Złotą Gwiazdę Bohatera Związku Radzieckiego, stając się tym samym pierwszym dwukrotnym Bohaterem Związku Radzieckiego.