В июле 1941 г. он был назначен помощником командира на подводную лодку «Лембит». Не прошло и 2 месяцев после назначения помощником командира лодки, как он сдал на допуск к самостоятельному управлению лодкой. ПЛ «Лембит» входила в начале войны в 3-й дивизион 1-й бригады подводных лодок, базировалась на Либаву и участвовало в знаменитом Таллинском переходе. Во время перехода рядом с «Лембитом» подорвалась на мине подводная лодка «С-4», спасти с которой удалось лишь несколько человек.
Через 3 месяца после назначения на «Лембит» Матиясевич принял командование этой лодкой. К этому времени он уже имел боевой опыт, участвуя в минных постановках в июле 1941 г. в районе о. Борнхольм, когда «Лембитом» командовал капитан-лейтенант В. А. Полещук.
…17 августа 1942 г. подводная лодка «Лембит» под командованием капитан-лейтенанта А. М. Матиясевича вышла из Кронштадта на боевое патрулирование к устью Финского залива.
4 сентября в районе маяка Утё был обнаружен конвой из 8 транспортов в охранении 12 кораблей и катеров охранения. Прорвав противолодочное охранение, Матиясевич производит 2-торпедный залп по транспорту, идущему в колонне вторым. Транспорт идет на дно.
13 сентября. Безрезультатная атака торпедами еще одного конвоя. Лодка подверглась преследованию кораблей охранения, сбросивших несколько глубинных бомб. Безрезультатно.
14 сентября. Снова у о. Утё обнаружен конвой в составе 5 транспортов под охраной 4 кораблей охранения. Прорыв охранения, 2торпедный залп одновременно по 2 транспортам, находившимся в створе прицела перископа (первая на Балтике атака одновременно по 2 целям). Судно «Финлянд» (2302 тонн) и другой транспорт, большего водоизмещения, в грохоте, огне и дыме идут на дно. Снова ожесточенное преследование. Так как район мелководный и глубже чем на 30 м лодка уйти не могла, глубинные бомбы достали ее. Один за другим следуют страшные, оглушительные взрывы. От гидравлических ударов по корпусу один за другим выходят из строя штурманские приборы, системы освещения, слаботочные системы указателей перекладки рулей, репитеров курсоуказателей и т.д. Нарушена герметичность прочного корпуса, в отсеки начинает поступать вода. Начинается борьба с поступлением воды. Командир уверенно, спокойно (!) и четко отдает команды, которые мгновенно выполняются хорошо отработанным личным составом. Лодка маневрирует, резко меняя курс и скорость… Оглушительный взрыв под палубой во 2-м отсеке — взорвался водород в аккумуляторной яме…
Подводники послевоенного поколения знают, что такое пожар в подводной лодке, находящейся под водой: уже через 1—2 минуты в замкнутом герметичном объеме отсека нечем дышать, без своевременного включения в кислородно-изолирующий аппарат или ликвидации пожара — верная смерть. (Автор знает это не понаслышке, т.к. довелось побывать в таком отсеке). А что такое пожар в лодке, находящейся под рвущимися над ней глубинными бомбами, да еще и при отсутствии нынешних кислородных аппаратов, дающих возможность дышать, можно только догадываться. Об этом не особенно-то любят распространяться ветераны-подводники, пережившие этот подводный ад. К тому же, одновременно с пожаром в одном отсеке в лодку с шумом поступает вода в другом… Несколько человек контужено и ранено. Около 3 часов продолжают взрываться над лодкой одна серия глубинных бомб за другой. Противник уверен, что лодка обречена, из этого капкана ей не вырваться. А в лодке продолжается мужественная борьба за живучесть с водой и огнем. Пожар потушен, снизилось поступление воды…
Решив, что лодка погибла, а возможно, полностью израсходовав запас глубинных бомб, корабли ПЛО прекратили бомбометание. По истечении почти одиннадцати часов неимоверного физического и нервного напряжения экипажа основные повреждения были ликвидированы. Боеспособность лодки была восстановлена. Глубокой ночью на остатках электроэнергии и сжатого воздуха лодка всплыла в надводное положение. Впереди еще был нелегкий путь через минные поля.
19 сентября лодка подошла к о. Лавенсаари и всплыла в надводное положение. Здесь ее ждали два катера — морских охотника (МО). 22 сентября, преодолев все противолодочные рубежи, лодка возвратилась в базу. За мужество и стойкость, проявленные в этом походе, 10 человек были награждены орденами Ленина, 14 — орденами Красного Знамени, 13 — орденом Красной Звезды. (ЦВМА.ф. 18, д. 1895;ф. 78, д. 2817;ф. 135, д. 23478)
Таким был один из походов «Лембита» под командованием A.M. Матиясевича.