В Великую Отечественную войну П. А. Иванов с июля 1941 года — заместитель начальника штаба Главнокомандующего войсками Северо-Западного направления по оперативной части. Принимал активное участие в координации действий фронтов и флотов на северо-западном театре военных действий: войск Северного и Северо-Западного фронтов, а также сил Северного и Краснознамённого Балтийского флотов. С 27 июля 1941 года — исполняющий должность начальника штаба 23-й армииЛенинградского фронта, которая вела оборонительные бои на Карельском перешейке с превосходящими силами противника. Обеспечивал командарму твёрдое управление войсками, организацию взаимодействия всех родов войск и планирование их боевых действий. Благодаря мужеству стойкости и отваге воинов армии к 1 сентября войска армии остановили наступление финских войск на Ленинград. В течение сентября соединения армии во взаимодействии с Балтийским флотом и Ладожской военной флотилией отразили все попытки финской армии прорвать оборону и, нанеся противнику большие потери, заставили его отказаться от наступления. С ноября 1941 года П. А. Иванов — командующий оперативной группой войск 4-й отдельной армииСтавки ВГК, затем Волховского фронта, а с 16 декабря 1941 года — командующий этой армией. Войска этой армии участвовали в Тихвинской наступательной операции и концу декабря вышли на реку Волхов, захватив несколько плацдармов на левом берегу в районе посёлка Кириши, где вели оборонительные бои. 3 февраля1942 года за ложный доклад о ходе боевых действий П. А. Иванов от занимаемой должности отстранён. С марта — старший преподаватель, затем начальник кафедры тактики высших соединений Высшей военной академии имени К. Е. Ворошилова.
Коллектив авторов. Великая Отечественная. Командармы. Военный биографический словарь / Под общей ред. М. Г. Вожакина. — М.; Жуковский: Кучково поле, 2005. — С. 84—85. — ISBN 5-86090-113-5.
Соловьев Д. Ю. Все генералы Сталина. Том 5. — М., 2019. — С.28-29.