Steelmakh giáp trận với chiến thuật "blitzkrieg" của Đức trên chiến trường phía bắc. Ông tham gia trận Tikhvin với tư cách là Tham mưu trưởng Tập đoàn quân dã chiến 4. Giữa trận chiến, Stavka ra lệnh cho Tư lệnh Tập đoàn quân dã chiến số 4 Kirill Meretskov và Stelmakh tổ chức một Phương diện quân Volkhov mới. Stelmakh trở thành Tham mưu trưởng của phương diện quân mới này. Đến ngày 30 tháng 12 năm 1941, Meretskov và Stelmakh đã đẩy lùi được cánh quân Đức của Leeb trở lại vị trí xuất phát. Sau trận Tikhvin, Stelmakh giữ chức Tham mưu trưởng Cụm tác chiến Volkhov thuộc Phương diện quân Leningrad.