Таким образом, не имея единого руководства, по приказам командования соединений, находившихся более чем за тысячу километров от Воронежа, войсковые части без приказа оказались на левом берегу реки Воронеж. С большим запозданием оборона Воронежа была возложена Военным советом фронта на начальника гарнизона, командира 233-го полка НКВД, который незамедлительно предпринял попытку возвратить полки и учебный батальон к месту подготовленной обороны. Но переправиться в город части не смогли: там уже хозяйничали немцы. Утром следующего дня начальник гарнизона получил приказ Военного совета Брянского фронта очистить Воронеж от противника. В середине дня 7 июля 287-й полк без единого выстрела, неожиданно для врага переправился через реку и выбил немцев из северной части города. Другие полки переправиться через реку не смогли. Немцы уже опомнились. Последующие два дня 287-й полк войск НКВД вел непрерывные оборонительные бои с превосходящими силами противника. Но, не имея соседей, испытывая затруднения с пополнением боеприпасами и продовольствием, вынужден был возвратиться в исходное положение.
Начиная с 8 июля части войск НКВД действовали в оперативном подчинении командиру 6-й стрелковой дивизии Красной Армии, совместно с его частями с большими потерями неоднократно пытались переправиться в город, но безрезультатно. 9 июля на основании распоряжения командования фронта из остатков подразделений частей НКВД был сформирован сводный полк войск НКВД. Используя накопленный опыт и зная город, личный состав в последующих боях успешно выполнял боевые задачи. Так, уже 10 июля во взаимодействии с 174-й танковой бригадой полк войск НКВД с боем переправился на правый берег р. Воронеж, захватил кирпичный завод и район сельскохозяйственного института, создав плацдарм, который потом успешно использовался частями Красной Армии.
С утра 14 июля 1942 года в течение суток армейские части фронта вели упорные, ожесточенные наступательные бои за освобождение Воронежа от захватчиков. Сводный полк НКВД совместно с 796-м стрелковым полком и частями 121-й стрелковой дивизии Красной Армии успешно вел наступление в направлении Архиерейской рощи. Сводный полк штурмом захватил стадион «Динамо» и железнодорожный вокзал Воронеж-1. Сосед справа, 796-й стрелковый полк Красной Армии, занял западную окраину города, еще правее стрелковая дивизия овладела селами Подклетное и Подгорное и продолжила движение в направлении Семилук. Соседняя 121-я стрелковая дивизия овладела восточной окраиной города в направлении Чернявского моста. Батальон 125-го полка НКВД со стороны стадиона «Динамо» принял участие в прочесывании и очистке леса от остаточных групп отступающего противника