Данные мехкорпуса были наиболее полно укомплектованными бронетанковыми частями Киевского Особого военного округа. На их вооружении к началу войны находились практически все привезённые на правобережье Днепра танки последних моделей: Т-34, КВ и КВ-2.
Сконцентрировав свой главный бронетанковый кулак на южном направлении, командование РККА просчиталось. Основной свой удар вермахт наносил не по Украине, а в Белоруссии, где действовали сразу две немецкие танковые группы. В полосе же наступления группы армий «Юг» действовала лишь одна 1-я танковая группа генерал-полковника Эвальда фон Клейста, причем её дивизии были сконцентрированы значительно севернее Львовского выступа — в районе Владимир-Волынского.
Здесь, в стык 5-й и 6-й армий, где советских танков практически не было, немцы нанесли свой основной удар. На узком участке фронта они создали восьмикратное преимущество в живой силе, сконцентрировали большое количество артиллерии и танков. После мощной внезапной артподготовки советская оборона была быстро прорвана, и в образовавшуюся брешь сплошным потоком хлынули немецкие танки и бронетранспортёры.
Танковый клин устремился на восток — к Ровно, и далее к Житомиру и Киеву.
Начальник генштаба генерал армии Георгий Константинович Жуков в первый же день войны вылетел в Тарнополь в штаб Юго-Западного фронта (далее — ЮЗФ), в который был преобразован КОВО. Начальник штаба фронта генерал-майор Максим Алексеевич Пуркаев предлагал не атаковать немецкий танковый клин сразу, а замедлить его продвижение упорными арьергардными боями, после чего сконцентрировать мехкорпуса фронта в одном районе по старой границе УССР и одним мощным ударом уничтожить немецкую группу.
Однако Жуков это предложение отверг, так как был сторонником немедленного контрудара.
Из-за незнания командованием фронта и армейскими штабами реальной обстановки, 8-му мехкорпусу генерала Рябышева пришлось «намотать» лишние сотни километров. 22 июня его танки совершили 70-80-километровый марш на запад и затем такой же в обратном направлении. На следующий день состоялся новый марш на 120 километров на северо-восток.
Некоторые части 8-го мк в первую неделю войны преодолели до полутысячи километров, поэтому танки, моторесурс которых был рассчитан лишь на 150, 250 или 300 км, начали массово выходить из строя.
Ломались и новые машины — танкисты ещё не успели полностью их освоить, потому что перед войной командование, экономя моторесурс танков, не давало их обкатывать. Теперь танкисты «жгли» у тяжёлых машин сцепление, ломали коробки передач, а запчастями и походными ремонтными мастерскими для тяжёлых танков корпус обеспечен не был. В результате только на марше он потерял до половины своей техники.
24 июня части корпуса следовали через Львов, заправляя танки на расположенном в городе заправочном пункте. В этот день группа украинских националистов совершила вооружённую вылазку, и подразделениям корпуса пришлось вступить с ними в уличные бои.
25 июня корпус сконцентрировался в районе города Броды, и только на следующий день вступил в боевое столкновение с противником. Он начал успешно теснить врага, уничтожая его танки, артиллерию, мотопехоту.
Командир корпуса генерал Рябышев готовился к продолжению наступления во фланг приближавшейся к Ровно 1-й танковой группы Клейста, когда 27 июня около 4 часов утра на командный пункт приехал генерал Василий Васильевич Панюхов с приказом штаба фронта. Согласно ему войска 8-го мк отводились в тыл за боевые порядки 36-го стрелкового корпуса, который занимал оборону на рубеже Кременец-Подкамень.
Из-за перебоев со связью 7-я моторизированная (мд) и 12-я танковая (тд) дивизии получили приказ на отход, а 34-я тд полковника Ивана Васильевича Васильева — нет, и потому перешла в наступление. Враг атаковал отступавшие части РККА, поэтому 12-ю танковую дивизию прикрывал подполковник Петр Ильич Волков с приданными ему частями.
Утром 28-го июня на КП мехкорпуса прибыл начальник политуправления фронта бригадный комиссар Андрей Иванович Михайлов с новым приказом, согласно которому 8-му мехкорпусу предстояло выбить немцев из города Дубно, занять круговую оборону и дожидаться общего наступления частей ЮЗФ. Для его выполнения требовалось вернуть войска на исходную позицию.
По дивизиям разослали новый приказ: «К двум часам, 28 июня сосредоточиться и в четыре часа начать наступление».
За это время генерал Рябышев, отправив вперед 6-й мотоциклетный полк, рассчитывал получить от него разведданные о противнике, на сновании которых принимать дальнейшие решения. Но, сроки наступления срывались — в дивизиях не хватало машин, не было топлива и боеприпасов.
Утром в штаб заявился член Военного Совета Юго-Западного фронта корпусной комиссар Николай Николаевич Вашугин и потребовал от Рябышева начать наступление имеющимися силами. В воспоминаниях заместителем по политической части командира 8-го мехкорпуса бригадного комиссара Николая Кирилловича Попеля приводится такой диалог:
«Через двадцать минут, решение и вперед!» Ответ: «Чем же вперед?» «Приказываю: немедленно начать наступление. Не начнете — отстраню от должности, отдам под суд… Выполняйте. А командовать подвижной группой будет Попель.» Корпусной комиссар поворачивается к Попелю: «Займете к вечеру Дубно, получите награду. Не займете — исключим из партии и расстреляем…» Силы корпуса были разбросаны, но разве откажешься, когда перед лицом размахивают именным "Маузером"».
Вводить корпус в бой по частям было самоубийством: неполный состав, тылов нет, снарядов не хватает, горючего на полчаса ходу, о том, что машины изношены, и вообще говорить не стоит. Но против «Маузера» не попрешь.
К слову сказать, Вашугин из этого «Маузера» всё-таки в конце концов пальнул…. По воспоминаниям Никиты Сергеевича Хрущёва, который в то время занимал должность члена военного совета ЮЗФ, прямо у него в кабинете в штабе фронта в Тарнополе он выстрелил себе в голову, когда узнал об ошибочности отданного приказа. Да вот только толку от этого самоубийства не было никакого, Вашугин уже послал людей на верную смерть.
Попель повел наступление на Дубно силами мотоциклетного и танкового полков не успевшей вовремя отступить 34-й танковой дивизии. Ворваться на окраину Дубно им удалось. Танки раздавили тыловые колонны 11-й танковой дивизии немцев и закрепились на юго-западной окраине города, поставленная Вашугиным задача была выполнена, вот только прорваться навстречу группе Попеля, как это планировалось, никому не удалось.
Для немцев прорыв группы Попеля оказался существенным ударом, но они быстро оправились. На направление Броды — Дубно были стянуты силы 16-й танковой, 75-й и 111-й пехотных дивизий, они отрезали Дубно от основных сил 8-го мехкорпуса. Группа оказалась в ловушке — горючего в танках всего на один переход, на одну машину оставалось по 20-30 снарядов, и этот запас неумолимо таял.
Во второй половине дня немцы окончательно пришли в себя и начали контратаку силами легких танков. Но бойцы Попеля сумели не только отбить её, но и захватили 13 вражеских танков. В 6 из них посадили экипажи и ночью провели дерзкую операцию, трофейные танки под покровом темноты вклинились в одну из немецких колонн и разгромили её.
Но общую ситуацию этот успех исправить не мог.
Совместно с командиром 34-й тд полковником Иваном Васильевичем Васильевым Попель решил нанести удар в направлении на Кременец, чтобы дать выйти из окружения хотя бы обозам и пехоте.
Вечером 30 июня при поддержке батарей, у которых оставалось по 8 снарядов на орудие, и подбитых или сломавшихся танков пехота и обозы смогли прорваться и выйти из окружения. Те танки, которые оставались на ходу, к полуночи отошли от Дубно и направились на юго-запад на Козин, но напоролись на хорошо подготовленную вражескую противотанковую оборону ориентировочно в 40 противотанковых орудий. Головными были танки Попеля, командира дивизии полковника Васильева, начальника штаба подполковника Александра Григорьевича Курепина. Все они были подбиты. Полковник Васильев погиб.
В результате в распоряжении Попеля осталось всего 13 лёгких танков Т-26 и 4 средних Т-34. Он собрал пехоту, посадил её на броню, снова повёл собранные силы в атаку, и снова безуспешно. Оставалось 395 человек с ранеными. Немцы обложили лес, в котором закрепились остатки группы. До 3-го июля бойцы Попеля оставались в лесу, вели разведку. Попытки прорыва отдельными танками, чтобы передать с ними информацию о группе, провалились.
В конце концов Попель решил оставшиеся машины сжечь, а отдельные особо ценные их детали закопать. Пулемёты с танков сняли, ими вооружились экипажи, после чего начался длительный «анабасис» группы по вражеским тылам.
В ночь на 4 июля группа пошла в направлении на Белогородку, форсировала севернее населённого пункта Птича болото, каналы и реку Икву после чего день отсиживалась в лесах южнее Судобычи около шоссейной дороги, так как по ней шло активное движение. Пересечь дорогу удалось только 5 июля в 22:00 — по ночам немцы пока ещё не воевали.
Обойдя Дубно с юга, дальше группа двигалась на северо-запад в полесские дебри. В районе ровенского села Хотин немцы бросили на её уничтожение три машины с мотопехотой и два противотанковых орудия. Бойцы контратаковали врага, отобрали пушки и с их помощью отбили атаку.
После боя Попель оставил только одно орудие, так как для двух снарядов оставалось слишком мало, и повёл отряд в славутские леса, где группа встретила остатки 124-й стрелковой дивизии. 22 июня на неё пришёлся главный удар вражеской группы армий «Юг». Теперь её уцелевшие бойцы и командиры пробирались на восток к своим, командовал ими раненый полковник Тимофей Яковлевич Новиков. Попель, как старший по званию, присоединил эти силы к своим.
Утром 15 июля сводный отряд группы Попеля и 124-й сд принял бой севернее Славуты, в котором, по советским документам, разбил до 40 вражеских машин и уничтожил до 400 немецких солдат и офицеров, потеряв при этом всего до 10 человек ранеными и убитыми. Через два дня при переходе через шоссе Берездов — Шепетовка были уничтожены ещё 13 грузовиков.
Немецкое командование знало, что по его тылам рыскает группа окруженцев. Авиация постоянно пыталась обнаружить их месторасположение, но север Украины, по которому Попель вёл своих людей, покрыт густыми лесами, и немецким пилотам было сложно выполнять эту задачу.
19 июля — новое боестолкновение, на этот раз группа уничтожила 7 перевозивших боеприпасы машины, две цистерны с горючим, убила до 40 вражеских солдат и три офицера.
Через Случ отряд переправился благодаря украинским колхозникам, которые помогли окруженцам соорудить через эту реку переправу. 24 июля — через три недели после начала выхода из окружения и через 28 дней, после того, как комиссар Вашугин с помошью «Маузера» и «доброго» слова отправил группу на верную смерть, её остатки вышли в Коростенский укрепрайон в районе Белокоровичей, где оборонялись соединения 5-й армии.
200-километровый анабасис группы комиссара Попеля был завершён. Он вывел из окружения 1778 бойцов, при этом 8-й мехкорпус потерял погибшими и пропавшими без вести более 6 тысяч человек.