1941, 14 января — Назначен командующим войсками Северо-Кавказского военного округа.
13 июня — назначен командующим 19-й армией.
10 июля — 10 сентября — войска 19-й армии под командованием генерал-лейтенанта Конева принимали участие в Смоленском сражении.
11 сентября — Директива № 001866 Ставки ВГК о назначении Конева командующим войсками Западного фронта; Коневу присвоено воинское звание генерал-полковник.
30 сентября — 9 октября — войска Западного фронта под командованием генерал-полковника Конева участвовали в Московской стратегической оборонительной операции.
10 октября — Директива № 002844 Ставки ВГК об объединении Западного и Резервного фронтов в единый Западный фронт, о назначении генерал-полковника Конева заместителем командующего Западным фронтом.
12 октября — приказ войскам Западного фронта о назначении Конева заместителем командующего войсками крыла Западного фронта.
17 октября — Директива № 003053 Ставки ВГК о выделении войск, действовавших на осташковском, ржевском направлениях и в районе Калинина, в самостоятельный Калининский фронт во главе с генерал-полковником Коневым.
5 декабря 1941–7 января 1942 — войска Калининского фронта под командованием генерал-полковника Конева провели Калининскую наступательную операцию: нанесено поражение 9-й армии противника; войска фронта продвинулись на 60–120 км в южном и юго-западном направлениях, но из-за недостатка сил и просчетов в организации операции не смогли полностью выполнить задачу по разгрому врага и овладеть Ржевом.
1942, 8 января — 20 апреля — войска Калининского фронта под командованием генерал-полковника Конева принимали участие в Ржевско-Вяземской стратегической наступательной операции: советские войска продвинулись на витебском направлении на 250 км, на гжатском и юхновском — на 80–100 км, освободили Московскую, Тульскую и ряд районов Калининской и Смоленской областей; не удалось окружить и уничтожить ржевско-вяземскую группировку противника из-за недостатка сил, вооружения, боеприпасов и просчетов в организации наступления.
30 июля — 23 августа — войска Калининского фронта под командованием генерал-полковника Конева совместно с Западным фронтом провели Ржевско-Сычевскую наступательную операцию: войска обоих фронтов продвинулись на 30–45 км, ликвидировали плацдарм противника на левом берегу Волги в районе Ржева, сковали крупные силы группы армий «Центр» и вынудили противника перебросить в район операции 12 дивизий с других участков советско-германского фронта.
26 августа — назначен командующим войсками Западного фронта.
25 ноября — 20 декабря — войска Западного фронта под командованием генерал-полковника Конева совместно с Калининским фронтом провели вторую Ржевско-Сычевскую наступательную операцию (операция «Марс»): войска обоих фронтов вклинились в оборону противника на глубину до 10–16 км, но не смогли прорвать глубокоэшелонированную оборону и окружить вражескую группировку противника, понесли значительные потери.
1943, 27 февраля — Приказ № 0045 Ставки ВГК об освобождении генерал-полковника Конева от должности командующего войсками Западного фронта.
14 марта — назначен командующим войсками Северо-Западного фронта.
9 апреля — Указ Президиума Верховного Совета СССР о награждении генерал-полковника Конева орденом Кутузова 1-й степени.
23 июня — Приказ № 0031 Ставки ВГК о назначении генерал-полковника Конева командующим войсками Степного военного округа.
5–23 июля — войска Степного военного округа (с 9 июля — Степной фронт) под командованием генерал-полковника Конева участвовали в Курской оборонительной операции, в ходе которой были измотаны и обескровлены ударные группировки врага, созданы благоприятные условия для перехода советских войск в контрнаступление на орловском и белгородско-харьковском направлениях.
9 июля — Директива № 46196 Ставки ВГК о переименовании Степного военного округа в Степной фронт под командованием генерал-полковника Конева.
3–23 августа — войска Степного фронта под командованием генерал-полковника Конева совместно с Воронежским фронтом провели Белгородско-Харьковскую стратегическую наступательную операцию: разгромлено 15 дивизий врага, в том числе 4 танковые; войска обоих фронтов продвинулись в южном и юго-западном направлениях на 140 км, расширив фронт до 300 км; созданы условия для освобождения всей Левобережной Украины.
26 августа — Коневу присвоено воинское звание генерал армии.
21–23 сентября — войска Степного фронта под командованием генерала армии Конева провели Полтавскую наступательную операцию, в ходе которой продвинулись на запад до 50 км, разгромили полтавскую группировку противника, освободили Полтаву и создали условия для проведения Кременчугской наступательной операции.
26 сентября — 10 октября — войска Степного фронта под командованием генерала армии Конева провели Кременчугскую наступательную операцию, в ходе которой освободили Кременчуг, форсировали Днепр и овладели небольшими плацдармами на его правом берегу.