27 апреля 1942 г. бронепоезда придали 330-й стрелковой дивизии. Они действовали у разъезда Щигры и станции Фаянсовая (в районе города Киров). Так, 19 мая 1942 г. у станции Подписная дивизион поддерживал огнем свою пехоту, выпустив за 7 минут 500 снарядов. Ответным огнем противника бепо №31 получил попадание в командирскую рубку, но потерь в людях удалось избежать. 23 - 24 июня 1942 г. бронепоезда поддерживали огнем 1111- й стрелковый полк 330-й дивизии, который обеспечивал прорыв из окружения кавалерийской группы Белова. Дивизион выполнил свою задачу, отбив контратаки противника и подавив огонь немецкого бронепоезда.
27 августа 1942 г. огнем бронепоезда №17 был сбит немецкий самолет, который упал в 800 метрах от стоянки бепо. Летчики стали отстреливаться, один был убит, второй взят в плен. Всего за период с 28 апреля по 28 декабря 1942 г. в районе города Киров (10-я армия Западного фронта) огнем дивизиона было уничтожено более 200 солдат и офицеров противника, танк, 18 ДЗОТов, 2 артиллерийских и минометная батарея, сбит один и подбито два самолета.
На основании распоряжения начальника ГБТУ КА №1109420 от 5 декабря 1942 г. бронепоезда получили новые номера: №17 стал именоваться №645, а №31 - №671.
10 января 1943 г. огнем бепо №645 в районе станции Фаянсовая был сбит самолет Юнкерс-52 №5309, экипаж которого (четыре человека) был взят в плен.
Дивизион находился в районе Кирова до конца лета 1943 г., поддерживая огнем части 330-й и 385-й стрелковой дивизий. Всего с января по сентябрь 1943 г. огнем бронепоездов было уничтожено около 380 солдат и офицеров, две минометных батареи, 12 огневых точек, 105-мм орудие, шестиствольный миномет, автомашина, 19 ДЗОТов, сбито 2 самолета, отбито 9 немецких контратак и сожжен один эшелон противника.
С 20 октября 1943 г. по 1 января 1944 г. 1-й отдельный дивизион бронепоездов находился на станции Рославль, а затем его перебросили на станцию Веримейки, где он вошел в оперативное подчинение 76-й стрелковой дивизии 10-й армии Западного фронта. В январе - марте бронепоезда поддерживали огнем части 76 и 330-й дивизий, а 20 апреля 1-й ОДБП переподчинили 49-й армии 2- го Белорусского фронта. До 24 июня 1944 г. бепо прикрывали от атак с воздуха строительство моста через реку Проня, а 25 июня поддерживали наступление 1268- го стрелкового полка 385-й стрелковой дивизии в районе Староселы - Шеперово. До 18 августа 1944 г., из-за взорванного моста на у Могилева, 1-й дивизион находился на станции Дары. 19 августа он выехал в Белосток, откуда 4 сентября - на станцию Крушэ-Любицэ, в оперативное подчинение 380-й стрелковой дивизии 49-й армии. Здесь 10-11 сентября бронепоезда поддерживали артогнем наступление 1260-го стрелкового полка.
В 1943 - 1944 годах бронепоезда 1-го дивизиона перевооружили пушками Ф-34: №645 был перевооружен в период с 10 июня по 27 июля 1943 г. (в депо станции Люблино в Москве), а №671 - с 28 февраля по 30 мая 1944 г. в депо станции Урочь Ярославской железной дороги. Перевооружение велось силами личного состава команд бепо.
10 октября 1944 г. дивизион передислоцировался на станцию Червонный Бор, а 23 декабря он поступил в распоряжение 50-й армии 2-го Белорусского фронта. С 18 по 22 января 1945 г. бронепоезда поддерживали наступление частей 373, 396-го стрелковых полков и 153-го укрепрайона в направлении Мал. Плоцк - Кобылин. Всего за период с 1 января 1944 г. по 22 января 1945 г. огнем бело было уничтожено 145 человек, 4 орудия, 15 пулеметов, 2 минометных батареи, 5 автомашин, 3 огневых точки и наблюдательный пункт. С 11 по 25 марта 1945 г. 1-й отдельный дивизион бронепоездов находился в пути по маршруту Червонный Бор - Белосток - Минск - Москва. Всего по материалам журнала боевых действий за период Великой Отечественной войны бело 1 -го ОДБП уничтожили 31 танк, 155 мотоциклов, 9 артиллерийских и 8 минометных батарей, 20 орудий, 8 минометов, 225 автомашин, 26 пулеметов, 15 огневых точек, 36 ДЗОТов, сбито 8 и подбито 3 самолета.
Во время нахождения в Москве была заменена матчасть - бело с 2-башенными бронеплощадками были сданы на базу материально-технического снабжения ГБТУ КА, а взамен получены новые бело №601 и №628 (типа БП-43).
