Несмотря на то, что не было ни опыта, ни готовых чертежей, ни специалистов, за очень короткий срок рабочие завода им. Ф.Э. Дзержинского, локомотивного и вагонного депо соорудили настоящую крепость на колесах. Закалку брони проверяли несколько раз и добились того, что броневые листы не пробивались снарядами и не давали трещин. Вооружили его самым современным по тем временам оружием, в том числе установками «Катюша». На фронте для более эффективной борьбы с вражеской авиацией экипаж бронепоезда на свои деньги приобрел дополнительные зенитные установки.

Студеным утром 8 февраля 1942 года с вокзала Муром-II жители города провожали в бой бронепоезд «Илья Муромец». Экипажу был дан наказ: «Бить врага нещадно и с победой вернуться домой».
Создатели бронепоезда решили, что состав машинистов будет сформирован из лучших строителей-муромцев: А.В. Бирюкова, А.В. Журухина, И.Е. Серякова, В.А. Смирнова, А.С. Снопка, А.Г. Шмелева. На митинге решено было дать бронепоезду имя легендарного богатыря Ильи Муромца. У полковника Неплюева, приехавшего «забирать» бронепоезд, было свое название для него: «За. Родину».

Тем не менее, на митинге перед отправкой бронепоезда на фронт собравшиеся увидели на его борту надпись «Илья Муромец» и изображение головы богатыря. Надпись и рисунок потом приказали закрасить, а боевой машине присвоить № 762. Однако имя его осталось и в документах, и в сознании строителей и экипажа.

Более двух тысяч четырехсот километров с боями, освобождая Родину от фашистов, прошел «Илья Муромец» от Оки до Одера. Он принял участие в ста пятидесяти мощных огневых налетах, уничтожил немецкий бронепоезд «Адольф Гитлер». Дивизионом, куда также входил построенный горьковчанами бронепоезд «Козьма Минин», было уничтожено тысяча шестьсот пятьдесят солдат и офицеров врага, сбито пятнадцать самолетов, подавлены девяносто четыре пулеметные точки, сорок две артиллерийско-минометные батареи, четырнадцать дзотов, склады боеприпасов. За мужество и отвагу почти весь личный состав был награжден орденами и медалями.