В состав корпуса, который был включён в состав Брянского фронта, вошли 66, 67, 174 танковые и 31 мотострелковая бригады. Тогда же в июне 1942 года части корпуса были отправлены из Сталинграда в Воронеж, где вскоре и ступили в бой с немецкими войсками.
Отличившись в боях за Сталинград, в 1943 году после освобождения районов Северного Дона корпус был переименован в 4-й гвардейский танковый, а за особые боевые заслуги и освобождение поселка Кантемировка ему было присвоено название Кантемировский.
32 воина соединения получили звание Героя Советского Союза, пятеро стали полными кавалерами ордена Славы, свыше 20 тысяч награждены орденами и медалями. А сам корпус в 1945 году был переформирован в 4-ю танковую Кантемировскую дивизию, ставшую одной из родоначальниц танковых войск России.