Месяц спустя после начала Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. И. А. Плиев со своими кавалеристами стоял на подступах к Москве, его дивизия вошла в кавалерийскую группу, а затем в 3-й кавалерийский корпус Льва Михайловича Доватора.

Организаторские способности И. А. Плиева, его глубокие знания военного дела, мужество и бесстрашие проявились в боях с немецко-фашистскими захватчиками еще на дальних подступах к Москве и в боях под Москвой.

Стремительны и внезапны были рейды конников по тылам врага. Казаки наводили страх на немецких солдат.

Советские воины в боях под Москвой проявили массовый героизм. В ноябрьских боях на Волоколамском шоссе 50-я отдельная дивизия под командованием полковника Плиева, отбивала атаки фашистов, проявляя чудеса мужества и героизма. 50-я дивизия вела ожесточенные бои с противником.

За мужество и храбрость, проявленные в боях под Москвой, 50-я отдельная кавалерийская дивизия преобразуется в 3-ю Гвардейскую кавалерийскую дивизию, а 3-й кавалерийский корпус преобразован во 2-й Гвардейский кавалерийский корпус. Их командирам И. А. Плиеву и Л. М. Доватору присваиваются звания генерал-майоров и они награждаются орденами Ленина.

19 декабря 1941 года в бою за деревню Палашкино погиб командир 2-го Гвардейского кавалерийского полка генерал-майор Л. М. Доватор. Командиром назначается генерал-майор И. А. Плиев.

Контрнаступление Красной Армии под Москвой завершилось разгромом 38 немецких дивизий, в том числе 11 танковых моторизованных, 23-х пехотных. В результате сокрушительного поражения самой мощной вражеской группировки, рвущейся к Москве, противник потерял более 500 тысяч человек. Враг был отброшен на Запад на сотни километров от Москвы.

Победа Советской армии под Москвой имела большое историческое значение. Она оказала решающее влияние на ход Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. Под Москвой был развеян миф о непобедимости германской армии.

В июле 1942 года Плиева назначают командиром 3-его гвардейского кавалерийского корпуса (ирония судьбы: до ноября 1941 года этот корпус именовался 5-м кавалерийским), прежний командир которого В. Д. Крючёнкин получил повышение. Последовательно состоя в составе трёх фронтов — Сталинградского, Донского и Юго-Западного — этот корпус принял участие в Сталинградской битве.