В июне 1941 года он повторно был призван на военную службу. Первоначально служил в пограничных войсках на Дальнем Востоке: командир отделения в 63-м Биробиджанском пограничном отряде Дальневосточного пограничного округа.

Летом 1942 года добровольно вызвался отправиться на фронт. С октября 1942 года — на фронтах Великой Отечественной войны. Воевал на Брянском, Центральном, 1-м Белорусском фронтах. Сначала воевал стрелком, затем первым номером расчёта противотанкового ружья в одной из стрелковых дивизий. В 1943 году был ранен. После госпиталя зачислен в 1955-й истребительно-противотанковый артиллерийский полк 40-й отдельной истребительно-противотанковой артиллерийской бригады, в котором воевал до конца войны. Участвовал в битве на Курской дуге, Орловской операции, битве за Днепр, освобождении Белорусской ССР, Польши, боях в Германии. В боях два раза был ранен.[2]

В апреле 1945 года заместитель командира орудия 1955-го истребительно-противотанкового артиллерийского полка 40-й отдельной истребительно-противотанковой артиллерийской бригады 79-го стрелкового корпуса 3-й ударной армии 1-го Белорусского фронта сержант Пётр Кагыкин особо отличился во время штурма Берлина. 28 апреля 1945 года, находясь в составе штурмовой группы, Кагыкин одним из первых переправился через реку Шпрее. Во время боёв на берлинских улицах в этот день он уничтожил 2 немецких фаустника и одного автоматчика. При штурме рейхстага 30 апреля 1945 года в составе одной из штурмовых групп при очищении подвала от противника лично уничтожил автоматным огнём 12 солдат и захватил 6 пленных. Затем он вместе с группой бойцов водрузил красный флаг над рейхстагом[3].

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 мая 1946 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования и проявленные мужество и героизм в боях с немецкими захватчиками» сержант Пётр Кагыкин был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда»за номером 8966[2].