К сожалению, история отвела очень мало мирного времени. К лету 1941 года вторая мировая война вплотную подошла к границам СССР. По личной просьбе генерал-майор Погребов возвратился в боевой строй командиром авиакорпуса... В первые же минуты вероломного нападения советская авиация понесла огромные потери — 1200 самолетов, из них 900 было уничтожено на прифронтовых аэродромах. Корпуса сводились в дивизии, те в полки, а они — в эскадрильи. У командующего авиацией Западного фронта Погребова перед битвой за Москву в строю оставалось всего 153 боевых самолета.
Рассчитывать на быстрое пополнение не приходилось, так как многие авиапредприягия пришлось эвакуировать на восток. А в неравных воздушных схватках продолжали расти потери. Погребов подал рапорт о переводе в наземные войска и желательно туда, где довелось воевать в гражданскую. По прибытии на Южный фронт он возглавил отдельный кавалерийский корпус 51-й армии. Ко времени прибытия она находилась в арьергарде, прикрывая отход за Дон.
22 июля гитлеровские войска прорвали оборону и на другой день заняли Ростов, создав непосредственно угрозу Кавказу и Волге. 51-я не выходила из боя, кавалеристы бились в конном и пешем строю...
28 июля начался отвод войск на Манычский канал и реку Кагальник. Генерал Погребов решил силами дивизии с помощью 135-й танковой бригады нанести очередной контрудар из района Большой Мартыновки. К исходу дня овладели населенным пунктом Крепянка, захватив 16 танков и бронетранспортеров, 29 минометов и пулеметов, 20 автомашин с грузом. Успех был заметный, и командование решило развить контрудар в направлении станиц Николаевской и Константиновской.
Не дождавшись запаздывающих танкистов и 302-й стрелковой дивизии, Погребов дал приказ начать атаку. Но оказалось, что гитлеровцы опередили почти на час. Смяв нашу оборону в Батлаевской, их танки в сопровождении мотопехоты двигались на Большую Мартыновку. Закипел ожесточенный бой на окраинах, в садах и огородах... К вечеру уже было до пятидесяти подбитых и сожженных танков, не менее сотни вражеских трупов.
Взбешенный большими потерями противник решил обойти станицу, окружить и уничтожить ее гарнизон. Погребов вывел свой штаб вместе с опергруппой армии в район МТС, еще не охваченной боем. И здесь неожиданно был атакован танками, подошедшими с юга... Схватка была неравной... Помощь запоздала...
51-я армия понесла огромные потери, но упорная борьба на Дону заставила врага преждевременно развернуть свои главные танковые силы и не позволила ему совершить стремительный бросок к Сталинграду и Кавказу...