3 октября 1941 года неожиданно для командования и штабов Брянского фронта и Орловского военного округа головной корпус Гудериана прорвался к Орлу и с ходу захватил город. Начальник штаба округа успел лишь прокричать по телефону Захарову, что в Орёл ворвались немецкие танки, части гарнизона занять позиции у юго-западной окраины Орла не успели, командующий войсками округа генерал-лейтенант А. А. Тюрин выехал на позиции у южной окраины города, и штаб округа покидает город[1]. Штаб округа эвакуировался в город Елец, оттуда в Тамбов, а оттуда в город Чкалов.
В связи с оккупацией большей части территории приказом Наркома обороны СССР от 26 ноября 1941 ОрВО был ликвидирован, управление округа было обращено на формирование Южно-Уральского военного округа. Оставшаяся не оккупированной территория округа передана в Приволжский военный округ.
Орловский военный округ 3-го формирования образован приказом Наркома обороны СССР от 21 августа1943 года. В его состав вошли Курская, Орловская, Воронежская, Тамбовская (с 30.10.1943) области. По мере наступления советских войск в территорию округа передавались Гомельская, Полесская, Брянская области. Главной задачей округа была организация деятельности органов военного управления на освобождённых территориях, призыв граждан с освобождённых территорий, разминирование территории, восстановление военных городков. Приказом НКО СССР от 9 июля 1945 г. округ переименован в Воронежский военный округ.
Орловский военный округ // Военная энциклопедия в 8 томах. Том 6: «Огарков» — «Прогресс»/ Гл. ред. комиссии С. Б. Иванов и др. — М., 2002. — С.148. — 10000 экз. — ISBN 5-203-01874-X.
Военный энциклопедический словарь. / Редкол.: А. Горкин, В. Золотарёв, В. Манилов, В. Милованов. — М.: Рипол Классик; Большая Российская энциклопедия, 2002. — ISBN 5-85270-219-6 ; 5-7905-1017-5