В конце мая 1942 года дивизия была переброшена в район рабочего поселка Касторное на востоке Курской области и вошла в состав 40 армии Брянского фронта. В районе станции Касторное части 284 стрелковой дивизии приступили к сооружению противотанковой обороны. На восточном берегу реки Олым с помощью местного населения отрывались окопы, ходы сообщения и укрытия для техники в полный профиль. Строились и дере-воземляные дзоты. В полосе только 1043 стрелкового полка было сооружено 23 дзота. На передний край обороны ставились противотанковые орудия. За неделю была создана прочная противотанковая оборона.
В конце июня 1942 года немцы, прорвав фронт войск Красной Армии, начали наступление на восток, в сторону города Воронеж. 1 июля 1942 года 284 стрелковая дивизия приняла первый бой с передовыми немецкими частями в районе деревни Егорьевка в шести километрах западнее Касторного. Главный удар пришелся на стык 1043 и 1045 стрелковых полков. Прорвав оборону, враг углубился на 3-4 километра, но, потеряв на поле боя 72 танка и 800 солдат и офицеров, отошел на исходные позиции. Утром 3 июля 1942 года более 35 немецких самолетов налетели на Касторное. Через час поселок был разрушен и объят пламенем. Вражеские самолеты бомбили и боевые порядки полков. После такой обработки пехота противника вновь пошла в атаку, которая была отбита. Дело дошло даже до штыковой схватки. Не прекращались и танковые атаки.5 дней дивизия оказывала сопротивление напору танковых и механизированных частей противника, поддерживаемых авиацией. Связь с 40 армией была утеряна, дивизия оказалась в окружении, кончались боеприпасы и питание, велики были потери. В ночь с 6 на 7 июля 1942 года, оставив на своих позициях боевой заслон, полки дивизии по приказу командования прорвали окружение и вышли в северном направлении в расположение 8 кавалерийского корпуса. Дивизия хоть и понесла потери, но осталась в боеспособном состоянии. Это был один из редких в первые годы войны случаев, когда дивизия выходила из окружения непобежденной, сохранив тяжелое вооружение. В боях под Касторной враг потерял более 8 тысяч солдат и офицеров, более 160 танков и 16 самолетов.