С началом войны Анатолий Николаевич Михеев стал настойчиво просить И. В. Сталина отправить его в действующую армию. 17 июля 1941 года его просьба была удовлетворена, и он был назначен начальником Особого отдела НКВД Юго-Западного фронта.
В первый же день своего пребывания на фронте, 20 июля 1941 года, Анатолий Николаевич Михеев выдвинулся на позицию одной из рот, от которой в этот день после десяти вражеских атак осталось только восемь человек, лично возглавил отражение одиннадцатой танковой атаки. Продвижение немцев на этом участке было остановлено.
А. Н. Михеев приказал создать несколько десятков оперативных групп для оказания помощи командованию фронта в наведении порядка в полосе боевых действий. По его указанию оперативники формировали из отступавших бойцов и командиров подразделения по 40–60 человек, зачастую сами возглавляли их и направляли на передовую. Принятыми мерами удалось преодолеть панику и растерянность.
9 августа 1941 года, прорвав оборону на левом фланге Киевского укрепрайона, около 30 немецких танков и до полка пехоты заняли пригород Киева, что создало реальную угрозу вступления немцев в город.
Командующий фронтом генерал-полковник М. П. Кирпонос обратился к начальнику Особого отдела НКВД А. Н. Михееву с просьбой помочь командирам подготовить их части и подразделения к бою. Решение этой задачи стало главной для всех военных контрразведчиков фронта. Вместе со своим начальником они заняли места в боевых порядках на передовой, лично возглавляли атаки красноармейцев, отбивая натиск врага.
21 августа при значительном превосходстве в силах фашисты прорвали оборону на правом фланге Юго-Западного фронта, а 14 сентября окружили его части. Комиссар госбезопасности 3-го ранга А. Н. Михеев вместе с несколькими своими подчиненными обеспечивал безопасность Военного совета и штаба фронта.
А. Н. Михеев возглавил одну из групп прорыва, которая с боем выходила из окружения в направлении села Жданы. В завязавшемся бою он был ранен, но оставался в строю. По словам очевидцев, А. Н. Михеев в рукопашной схватке, уже будучи раненным, лично уничтожил восемь фашистских солдат. Своим мужеством и героизмом комиссар госбезопасности вдохновлял тех, кто находился рядом. После гибели командующего Юго-Западным фронтом генерал-полковника М. П. Кирпоноса и начальника штаба генерал-майора В. И. Тупикова командование фронтом, несмотря на тяжелое ранение осколком мины в голову, принял на себя А. Н. Михеев.
.PNG)
После месяца непрерывных ожесточенных боев, 21 сентября, на подступах к селу Жданы группа А. Н. Михеева вновь оказалась окружена немецкими танками и пехотой. В том бою, отстреливаясь до последнего патрона, геройски погибли комиссар государственной безопасности 3-го ранга А. Н. Михеев, его заместитель — старший майор госбезопасности Н. А. Якунчиков, дивизионный комиссар М. С. Никишев, майор госбезопасности И. М. Белоцерковский. Из 62 военных контрразведчиков Юго-Западного фронта, прорывавшихся из окружения, в живых осталось лишь 18 человек.
Жизнь Анатолия Николаевича была короткой, он погиб в 30 лет, оставив о себе яркий след в истории военной контрразведки. Всего четыре письма с фронта получили от него в Свердловске супруга Александра и сын Эдуард.
Память о нем и его подвиге навечно останется в сердцах всех поколений военных контрразведчиков. В 1980 году была опубликована замечательная документальная повесть Юрия Семенова «Комиссар госбезопасности», посвященная подвигу А. Н. Михеева и всех военных контрразведчиков Юго-Западного фронта.
В 2011 году на телеканале «Звезда» вышел документальный фильм «Вернусь после победы». В Архангельске, на здании регионального Управления ФСБ России, в его память установлена мемориальная доска.
21 сентября 2017 года по инициативе Совета ветеранов военной контрразведки в родном городе Анатолия Николаевича — Кемь (Республика Карелия), в живописной березовой роще, где река Кемь впадает в Белое море, был открыт памятник.
В боях Великой Отечественной войны военные контрразведчики неоднократно, по примеру первого своего начальника Анатолия Николаевича Михеева, в самых сложных условиях боевой обстановки принимали на себя руководство подразделениями и зачастую ценой своей жизни добивались победы над врагом.