В начале января 1942-го она прибыла в Крым. Вплоть до мая 1942 года входила в резерв штаба фронта и располагалась на Турецком валу. Планировалось, что в готовящемся большом наступлении Красной Армии в Крыму (здесь хотели применить даже воздушно-десантные части, которые проходили усиленную подготовку на соседнем Кавказе, на Кавминводах), войдя в прорыв вслед за танками, казаки помчатся до самого Севастополя, отрезая противнику пути отступления. Но немецкий генерал Манштейн опередил советское командование и нанёс удар первым...
8 мая 72-ю кавалерийскую дивизию выдвинули на ликвидацию прорыва фронта . Спешенные казаки держали оборону против немецких войск на участке фронта в 11 км, никак не оборудованном в инженерном отношении.
Курсант А.А. Казанцев воевавший рядом с казаками, после войны работавший в Ленинградском аэропорту, тогда записал в своем дневнике: «11 мая вели бой с фашистами у села Марфовка. 12 мая цепями ходим в атаку, вражеские самолеты ходят чуть ли не по нашим головам. Особенно достается коням казаков 72-й кавалерийской дивизии, которые содержатся в загородках. Казаки воюют с нами в пешем строю. Групповым огнем сбили Ме-109, от злости избили немца-летчика, а затем отправили его в тыл. 13 мая слева от нас противник проявил активность, его подразделения в тумане просачиваются к нам в тыл...».
Противник 14 мая к 14 часам сумел выйти на берег Керенского пролива и захватить гору Митридат. Части 390-й и 156-й стрелковых дивизий выбили фашистов с горы Митридат и Керчи, а казаки 72-й кавалерийской дивизии вместе с 276 полком НКВД выбили фашистов с окраины Керчи – Солдатской слободы.

Но и казаки вынуждены были отойти на мыс Ак-Бурун, в старую Керченскую крепость, где расположились части Керченской военно-морской базы. Крепость была вооружена тремя крупнокалиберными трофейными орудиями, брошенными немцами с запасом боеприпасов здесь в конце декабря 1941 г. во время их панического отступления. Кроме того, на территории крепости было много хороших подземных укрытий, складов боеприпасов и другого военного имущества. Руководство в крепости взял на себя военный комиссар КВМБ полковой комиссар Мартынов В. А. Он установил отношения с командирами отошедших сюда подразделений.
72-я кавалерийская дивизия после боев на Турецком валу разделилась. Два эскадрона под командованием ее командира генерал-майора Книги В.И. двинулась в Керчь.

В.И. Книга хотел решить с командованием фронта вопрос об эвакуации дивизии в Тамань. Но он довел свою часть до посёлка Аджимушкай и там, около каменоломен, был контужен и отправлен на переправу. Бронеавтомобили дивизии остались в 44-й армии.
Остальная часть дивизии под командованием заместителя В.И. Книги полковника Б.С. Миллерова отходила в район крепости на мыс Ак-Бурун. После войны в своих мемуарах Мартынов В. А. высоко оценил боевые качества Миллерова. Он о нем писал: «...Худощавый, с отличной строевой выправкой, Миллеров не расставался со своей кавказской шашкой. Он не тратил время на лишние рассуждения и расспросы и того же требовал от подчиненных».
Группа фашистских танков и до батальона пехоты сходу пыталась прорваться в крепость, но ее защитники отбили эту попытку. Завязались ожесточённые бои. 15 мая руководитель обороны КВМБ Мартынов В. А., имея указания командования фронта об эвакуации, к исходу 15 мая дал указание оставить крепость ночью 16 мая. В конце дня 15 мая сапёрный взвод кавдивизии начал вязать плоты из телеграфных столбов, готовились вплавь перебираться через Керченский пролив. Под утро 16 мая пришли плавсредства: рыболовецкие сейнера, буксиры и даже речной колёсный пароход. Сначала отправили 150 раненных. Посадка подразделений и отправка их на Тамань прошла в полном порядке. Особенно тяжело было казакам бросать своих коней. Но переправить их на Тамань не было возможности. Казаки плакали, рассёдлывая своих бессловесных боевых товарищей, прощались с ними. Почти не у кого не поднялась рука пристрелить лошадь. Так и стояли на берегу их «орлики» да «серки», не понимая, почему их покинули хозяева, почему их не берут с собой...
Эвакуация продолжалась до утра 19 мая. Последние казаки отходили вместе с моряками Керченской военно-морской базы, прикрывавшими эвакуацию.
Ушедшие с В.И. Книгой казаки включились в оборону посёлка Аджимушкай и завода им. Воровского. Упомянутый курсант Казанцев А. А. рассказывал: «После оставления позиций на Турецком валу мы с казаками дивизии отошли к заводу имени Войкова. Здесь мы нашли брошенный крупнокалиберный пулемет ДШК. Его мы установили в кузов автомашины, принадлежащей казакам. В кузове валялось несколько шашек, ими мы прорубили в деревянных бортах «бойницы». Вот так и ездили мы на своем «броневике», отбиваясь от фашистов. Помню, что нами командовали казаки по фамилиям Шиш и Горяга, они были сержантами. Позже мы свой «броневик» бросили, а с казаками растерялись в боях 18–19 мая на берегу Керченского пролива около поселка Капканы».
Казаки отходили к Малым каменоломням, где они держали оборону до начала июня, отбивая оружие и боеприпасы у врага. В начале месяца казаки стали выходить из каменоломен малыми отрядами, но никому из них не удалось переправиться через Керченский пролив. Многие погибли, кто-то попал в плен.
Заведующий делопроизводством штаба лейтенант Яков Петрович Курин вместе со знаменосцем на берегу моря около села Баксы спрятал знамя. Но знамя после войны так и не нашли.
Из 4 684 человек личного состава дивизии переправилось на Тамань 2146 человек. Погибших и пропавших без вести, среди них и воевавших в Аджимушкайских каменоломнях, - 1608 человек.
А вскоре 72-ю Краснодарскую кавдивизию переформировали в 40-ю мотострелковую бригаду, которой в феврале 1943 года довелось освобождать Краснодар от немецко-фашистских захватчиков.