В июне 1937 г. Ф. Н. Ремезов был назначен командиром 45-й стрелковой дивизии 8-го стрелкового корпуса Киевского особого военного округа (КОВО), а 17 февраля 1938 г. ему было присвоено звание комбрига. Через пять дней он получил свой первый орден Красного Знамени, 15 июля стал командиром 15-го стрелкового корпуса КОВО, а 22 июля – командующим Житомирской армейской группой войск. В конце сентября – в октябре войска группы находились в боевой готовности западнее города Новоград-Волынского для оказания помощи Чехословакии. Лишь после захвата Германией Судетской области боевая готовность была отменена. 9 февраля 1939 г. Ф. Н. Ремезову было присвоено звание комкора, а 22 июля он стал командующим войсками Забайкальского военного округа – непосредственно в период вооруженного конфликта на реке Халхин-Гол. При переаттестации ему, как и большинству других комкоров, 4 мая 1940 г. присвоили звание генерал-лейтенанта, а 11 мая назначили командующим войсками Орловского военного округа (ОрВО). Вместе с Ремезовым, как и полагалось, на новое место службы переезжала его семья – жена Ольга Павловна (1900 г. р.) и дочка Люба (1927 г. р.). По воспоминаниям очевидцев, жили они, как и все, достаточно скромно, ничем не выделяясь среди остальных советских граждан [34] .
Буквально перед Великой Отечественной войной, 19 мая 1941 г. Ф. Н. Ремезова зачислили в распоряжение НКО СССР в ожидании нового назначения. И оно быстро последовало: с началом войны Ф. Н. Ремезов возглавил 20-ю армию, сформированную на базе управления и войск ОрВО и состоявшую из двух стрелковых, одного механизированного корпусов, других частей и соединений. Она направлялась под Смоленск, на Западный фронт. Но уже 5 июля Ф. Н. Ремезов передал командование армией генерал-лейтенанту П. А. Курочкину, сменившему его перед этим на должности командующего ОрВО.
Еще через три дня, 8 июля Ф. Н. Ремезов был назначен командующим 13-й армией Западного фронта, части которой с трудом успели вырваться из окружения под Минском. Прежний командарм, генерал-лейтенант Петр Михайлович Филатов, получил смертельное ранение при обстреле с воздуха его автомашины. «Несчастливый» номер армии вполне соответствовал обстановке в ее полосе обороны по реке Днепр. 2-я танковая группа создателя бронетанковых войск вермахта генерал-полковника Гейнца Гудериана севернее и южнее Могилева форсировала реку, вспорола танковыми и моторизованными дивизиями жидкую линию обороны 110, 172 и 187-й стрелковых дивизий и устремилась на восток, к Ельне и Рославлю. Силами прибывавших по железной дороге стрелковых дивизий 20-го и 45-го стрелковых корпусов командарм попытался организовать контрудар и отбросить противника обратно на правый берег Днепра. Батальоны и полки с ходу вводились в бой или прямо на марше попадали под удар танков и мотопехоты Гудериана. 12 июля подвергся нападению немецких танков под Чаусами штаб 13-й армии. В этот же день был тяжело ранен и командующий армией Ф. Н. Ремезов.
Пролежав почти два месяца без одной недели на больничной койке, 4 сентября 1941 г. Ф. Н. Ремезов получил новое назначение, вступив в командование СКВО. Когда он, прихрамывая и опираясь на палку, вошел в здание штаба округа, в СКВО полным ходом шло формирование соединений и отдельных частей. На территории Ростовской, Сталинградской, Астраханской областей, Краснодарского и Орджоникидзевского краев, автономных республик Северного Кавказа, в учебных лагерях и центрах формировались 11 стрелковых и 7 кавалерийских дивизий, 5 танковых бригад. В Сталинграде, Фролово, Дубовке, Камышине, Красноармейске проходил обучение личный состав 333, 335, 337, 341, 351-й стрелковых дивизий. В Ростове-на-Дону – 339-я, в Астрахани – 349-я, в Краснодаре – 347-я, в Новороссийске – 353-я, а в Ворошиловске (Ставрополе) – 343-я стрелковые дивизии. Из Поти на Тамань была переведена формировавшаяся 345-я стрелковая дивизия. В казачьих учебных лагерях, сохранившихся с дореволюционных времен, командиры кавалерийских частей получали с казенных конных заводов и из колхозов скакунов, упряжь, седла, тачанки и повозки. Доукомлектовывались личным составом, в основном из казачьего населения Дона, Кубани и Терека 60-я (станица Иловлинская), 62-я (Тихорецк), 64-я (Кропоткин), 66-я (Армавир), 68-я (Персиановка), 70-я (Ставрополь), 72-я (Краснодар) легкие кавалерийские дивизии. При учебном центре Сталинградского тракторного завода формировались и получали материальную часть экипажи 45, 47, 48 и 49-й танковых бригад. На базе расформированной 6-й танковой дивизии создавалась 6-я отдельная танковая бригада. Продолжалось формирование шести добровольческих (ополченческих) кавалерийских казачьих дивизий. После отправки в действующую армию формирований первой волны мобилизации для новых соединений не хватало многих видов вооружения и оснащения. Эта круглосуточная работа с головой поглотила нового командующего округом.