În 1941, în timpul Operațiunii Barbarossa, Heinrici a servit în Armata a 4-a condusă de Günther von Kluge ca general comandant al Corpului XXXXIII de Armată în timpul bătăliei de la Białystok<unk>Minsk, bătăliei de la Kiev și bătăliei de la Moscova. A primit Crucea de Cavaler al Crucii de Fier în 1941. La sfârșitul lunii ianuarie 1942, Heinrici a primit comanda Armatei a 4-a. La 24 noiembrie 1943 a fost decorat cu frunze de stejar pentru conducerea sa în timpul bătăliei de la Orsha.
, în timpul căreia Armata a 4-a a luat poziții defensive în apropierea regiunii Orsha din Belarus, oprind temporar avansul Frontului de Vest condus de generalul Vasiliy Sokolovsky. În timpul retragerii Armatei a 4-a, a provocat pierderi grele Armatei Roșii care avansa. Aceste succese au contribuit în mare măsură la reputația lui Heinrici ca specialist în apărare. Mai târziu, în 1943, el a refuzat să se supună unui ordin de distrugere a orașului Smolensk prin incendiu înainte de retragerea armatei germane și a fost demis temporar din funcția de comandant.