На трехосном шасси автомобиля ЗИС-6 была установлена металлическая ферма, на которой смонтирован пакет из восьми пятиметровых стальных двутавровых балок. Для облегчения боевой установки по всей длине каждой балки были высверлены круглые отверстия. Ферма с пакетом направляющих прочно соединялась с поворотной рамой. Установка имела поворотный и подъемный механизмы простейшей конструкции, кронштейн для прицела с обычной артиллерийской панорамой, железный бак для горючего, прикрепленный сзади кабины. На задней части шасси были смонтированы два откидных домкрата. Стекла кабины закрывались броневыми откидными щитами. Против сиденья командира боевой машины на передней панели был укреплен небольшой прямоугольный ящичек с вертушкой, напоминающей диск телефонного аппарата, и рукояткой для проворачивания диска. На диске имелось 16 номеров. Это приспособление называлось пультом управления огнем, сокращенно — ПУО. От пульта шел жгут проводников к специальному аккумулятору и каждой направляющей.
При одном обороте рукоятки ПУО происходило замыкание электроцепи, срабатывал пиропатрон, помещенный в передней части ракетной камеры снаряда, воспламенялся реактивный заряд и происходил выстрел. Темп стрельбы определялся темпом вращения рукоятки ПУО. 16 снарядов на БМ-13 могли быть выпущены за 8–10 секунд.
В своей книге «Огонь ведут “Катюши” Алексей Иванович отмечал: «Наше оружие было страшно для врага. О силе его воздействия можно судить по тем тревожным сигналам, которые фашистское командование рассылало своим войскам. Так, в приказе немецкого командования от 14 августа 1941 года говорилось: “Русские имеют автоматическую многоствольную огнеметную пушку… Выстрел производится электричеством. Во время выстрела образуется дым… При захвате таких пушек немедленно сообщать”. А вскоре появилась новая директива, озаглавленная “Русское орудие, метающее ракетообразные снаряды”. В ней говорилось, что войска доносят о применении русскими нового вида оружия, стреляющего реактивными снарядами. Из одной установки в течение 3–5 секунд может быть произведено большое количество выстрелов… О каждом появлении этих орудий надлежит доносить генералу, командующему химическими войсками при верховном командовании в тот же день».
После окончания формирования полк был немедленно отправлен своим ходом под Харьков, где поступил в оперативное подчинение командования Юго-Западного фронта. Первый залп «катюши» 4-го гвардейского минометного полка произвели 25 сентября 1941 года под воспетой Гоголем Диканькой в Полтавской области. Здесь начался боевой путь полка. Дивизионным залпом в урочище Переруб была разгромлена и бежала с поля боя группировка пехоты и кавалерии противника, изготовившаяся к атаке. В боях под Диканькой враг был задержан на 14 суток. По показаниям пленных, 101-я пехотная дивизия противника от огня 4-го гвардейского минометного полка потеряла до 30–40 процентов своего состава.