24 июня 1941 года корпус завершил марш и к 12.00 сосредоточился: штаб корпуса к 11:00 — Пересечина; 11-я тд — 21, 22-й тп — Буковец, (иск.) Верничены, лес восточные Верничены, 11-й мсп — Ганчешты; 15-я мд — 47-й мсп и 203-й ап — Каменка, выс. 242 и лес северо-восточнее Каменка, 14-й тп — Реча и лес юго-восточнее. 321-й мсп выведен в резерв командующего 9-й армией; 16-я тд — 16-й мсп занял оборону на рубеже Валя-Попи, Бровичи, фронтом на север; 6-й мцп находился в прежнем районе и вел разведку в направлении на Оргеев.
25 июня соединения корпуса находились в прежних районах. Вечером 1-й батальон 22-го тп 11-й тд под командованием капитана Гаврилова и одна рота 11-го мсп атаковали противника в направлении Петрешты. В результате группа потеряла 8 танков, 7 человек убитыми и 13 пропавшими без вести.
26 июня корпус совершает новый марш. К 15:00 2-й МК сосредоточился: штаб корпуса — Корнешты; 11-я тд — в районе Корнешты и лес юго-восточнее, в разведку в направлении Тодорешты, Скулени-Тырг был выслан танковый батальон; 16-я тд — в районе Мандрешты, Кисла-Дезниша, Чилика. Из-за прошедших дождей дивизия совершала марш в пешем порядке, а машины были поданы в район сосредоточения; 6-й мцп — Чулуканы.
15-я мд сосредоточилась в районе Гирчешты, Манзарешты, Куртай. Дивизия получила задачу — в 19:00 с рубежа Стынженены двумя батальонами танков и одним мотострелковым батальоном, при поддержке 203-го артполка, во взаимодействии с 591-м стрелковым полком уничтожить противника в районе Скулени.
27 июня танковые дивизии находились в прежних районах. 15-я моторизованная дивизия в районе Пырлица, Екатериновка, Патрешты. По распоряжению командования мехкорпуса был создан отряд в составе 1-го тб 14-го тп, 2-го тб 47-го мсп, 1-го адн 203-го ап, который сосредоточился в Екатериновке.
В ночь с 28 на 29 июня корпус в очередной раз меняет место расположения. 29 июня корпус, согласно боевому приказу командующего 9-й армией № 0023, сосредоточился: штаб корпуса — Синджерей; 16-я тд — Синчжерей, Гиличень; 11-я тд — Катранык, Глинджень, 11-й мотострелковый полк передавался в распоряжение командарма-9 в район Ганчешти; 15-я мд — Езерень, Николаевка, Кишкорень.
С 30 июня по 3 июля 1941 года корпус совершает марш в новый район сосредоточения: Дрокия, София, Реча, Николени для нанесения контрудара по прорвавшемуся противнику.
2 июля на правом фланге 9-й армии противник (четыре немецкие и румынские дивизии) перешел в наступление на стыке между 30-й гсд и 95-й сд. Две дивизии и две бригады атаковали 176-ю сд. Советские войска не смогли остановить наступление противника. Немецкие и румынские войска, начав 1 июля переправляться через реку Прут, к исходу 2 июля вышли на рубеж Стольничени, Зайкани, Чучуля, Кулугар-Соч, Бушила, продвинувшись на глубину 8 — 10 км.
Командующий 9-й армией выдвинул 2-й механизированный корпус на угрожаемое направление. К исходу 2 июля корпус сосредоточился в районе Дрокия, Никорешти, Анфисовка и вел разведку на участке 176-й сд. С 12.00 3 июля во взаимодействии со 176-й стрелковой дивизией корпус участвовал в боях с частями противника, переправившимися через реку Прут и районе Стефанешти.
Согласно директиве командующего Южным фронтом от 3 июля войска 9-й армии должны были уничтожить переправившегося через Прут противника в направлении Стефанешти и Скулени.
В ночь на 4 июля командующий 9-й армией издает боевой приказ № 4/ОП. Правофланговая группировка 9-й армии получила задачи уничтожить противника, прорвавшегося на советскую территорию и вновь закрепить государственную границу на участке Лопатник, Скулени. 2-му мехкорпусу приказывалось наносить главный удар правым флангом в направлении Никорени, Мошени, Бэратек, с рубежа Братушени, (иск.) Борошени-Ноуй и уничтожить противника и районе Городище, Патрушени, Зайкани, не допустив его отхода на западный берег реки Прут в районе Костешти, Браништа. Действия всей группы должны были прикрываться сильным заслоном справа с направления Единицы-Тырг, Тырнова. Наступление начиналось в 16:00 4 июля.
4 июля во взаимодействии с частями 48-го стрелкового корпуса 2-й мехкорпус участвовал и контрударе на Костешти. несмотря на отдельные успехи (например, 16-я танковая дивизия совместно со 176-й сд контратакой овладели селами Борженей-Ной и Стурдзени), контрудар успеха не имел. Части противника, упредив в развертывании мехкорпус, сковали его действия. В результате боев в районе Братштени, Мошень соединения 2-го мехкорпуса перешли к оборонительным действиям на рубеже Окнул-Алб, Михалени, (иск.) Рошкани, Тырк.