С первых месяцев войны просился на фронт, но 16-летнего Лемешенко, как и многих других подростков, эвакуировали в Узбекистан, где работал на военном заводе, выпускавшем для фронта снаряды.

Затем военкоматом был направлен в Краснодарское артиллерийское училище в 1943 году. После его окончания в 1944 году младший лейтенант Лемешенко был направлен на фронт, где стал командиром огневого взвода, старшим офицером батареи 423-го миномётного полка 37-й миномётной бригады 4-й дивизии прорыва 1-го Украинского фронта под руководством Маршала Конева.

Боевое крещение молодой офицер получил на Сандомирском плацдарме. Однажды во время боя в стволе одного из миномётов застряла мина. Орудие находилось на боевом взводе, и снаряд в любой момент мог взорваться. Комбат Лемешенко вручную извлёк боеприпас, чем спас жизни товарищей.

Не раз Лемешенко проявлял смелость, хладнокровие и мастерство в опасных ситуациях, спасал личный состав, рискуя своей жизнью. Один из таких случаев был описан в газете «Разгром врага» от 4 марта 1945 года.

Неоднократно Владимир Герасимович Лемешенко становился непосредственным участником крупных событий и важных наступательных операций.

Вот только некоторые из них, отмеченные Благодарностью верховного главнокомандующего Сталина:

Прорыв сильно укреплённой обороны противника в районе западнее Сандомира.

Прорыв сильно укреплённой обороны немцев на юго-восточной границе Германии и вторжение в пределы немецкой Силезии.

Форсирование реки Одер и прорыв сильно укреплённой, долговременной обороны немцев на западном берегу реки.

Прорыв сильно укреплённой и глубоко эшелонированной обороны на реке Нейсе.

Овладение столицей Германии – Берлином.

Освобождение от немецких захватчиков столицы Чехословакии – города Прага.

Лемешенко был в рядах тех, кто лично расписался на рейхстаге.

Владимир Герасимович Лемешенко награждён Орденом Красной Звезды, двумя орденами Отечественной Войны, медалями «За Боевые Заслуги», «За Победу над Германией», «За Взятие Берлина», «За освобождение Праги».