В годы Великой Отечественной войны бригада под командованием Родимцева принимала участие в приграничных сражениях на Западной Украине на Юго-Западном фронте. В конце июля 1941 года она была передислоцирована в район Дарница под Киевом, где в ходе Киевской оборонительной операции почти месяц вела ожесточённые бои на подступах к Киеву. В сентябре бригада Родимцева попала в окружение, вела оборонительные бои на реке Сейм и у станции Путивль, и с сохранением боеспособности прорвалась из окружения. В конце октября 3-й воздушно-десантный корпус был преобразован в 87-ю стрелковую дивизию, а полковник Родимцев был назначен её командиром. За хорошо организованный отход дивизии на восток, мужество и отвагу бойцов и командиров в борьбе за п.г.т. Тим и Щигры, дивизия 27 марта 1942 года была преобразована в 13-ю гвардейскую и награждена орденом Ленина, а сам командир дивизии Родимцев — орденом Красного Знамени.

 Летом 1942 года дивизия вела тяжёлые боевые действия на харьковском направлении, а затем отступала в направлении на Вейделевка, Кантемировка и Вёшенская. После получения пополнения в середине сентября дивизия была передана в состав 62-й армии (Юго-Восточный фронт), после чего принимала участие в оборонительных боевых действиях в Сталинграде, в том числе и взятии Мамаева кургана.

 В мае 1943 года Александр Ильич назначен на должность командира 32-го гвардейского стрелкового корпуса, который в июле того же года был включён в состав 5-й гвардейской армии и принимал участие в боевых действиях в Курской битве и в битве за Днепр, в Кировоградской, Уманско-Ботошанской, Львовско-Сандомирской, Висло-Одерской, Нижнесилезской, Берлинской и Пражской наступательных операциях.

 Указом Президиума Верховного Совета СССР от 2 июня 1945 года за умелое руководство войсками при форсировании реки Одер 25 января 1945 года в районе населенного пункта Линден (Польша), личный героизм и мужество генерал-лейтенант Александр Ильич Родимцев награждён второй медалью «Золотая Звезда» (№ 6049).

 Генерал-полковник Александр Ильич Родимцев умер в Москве 13 апреля 1977 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище.