Воевал под командованием таких известных военачальников, как С. М. Буденный, Л. А. Говоров, А. И. Еременко, Р. Я. Малиновский, П. А. Курочкин, И. Е. Петров, М. М. Попов, М. А. Рейтер, А. И. Антонов, Н. А. Булганин, Л. М. Сандалов, Ю. П. Бажанов, В. И. Вознюк, Н. В. Гавриленко, Л. М. Гайдуков, А. Д. Зубанов, М. И. Неделин, Г. Ф. Одинцов. В боях взаимодействовал с войсками, которыми командовали К. С. Москаленко, П. М. Козлов, В. Д. Крюченкин, А. И. Родимцев, И. Н. Руссиянов, Ф. М. Харитонов и др. Под его командованием воевали такие известные ракетчики, как А. Г. Карась, А. Ф. Тверецкий. Г. А. Тюлин и др.

В качестве командира 4 ГМП Нестеренко под Винником (4.10. 1941) впервые применил батарейный залп прямой наводкой, в результате чего была разгромлена колонна противника на марше.

По предложению Нестеренко приказом командующего Южным фронтом для прикрытия разрыва между Южным и Юго-Западным фронтами, куда прорывались танковые и механизированные колонны врага, в Дачном была сформирована подвижная группа фронта. В подвижную группу под командованием А. И. Нестеренко входили: 8, 49 ГМП, 14 ОГМДМ, два зенитных дивизиона — 113-й и 240-й, два стрелковых и артиллерийский полки 176-й стрелковой дивизии, противотанковые батареи. Подвижная группа прошла боевой путь в Сальских степях и у Манычского канала. Прикрываясь стрелковыми подразделениями и огнем зенитных и противотанковых батарей, непрерывно маневрируя на стокилометровом фронте, группа наносила массированные удары залповым огнем «катюш». Немецкие танки не выдерживали ударов «катюш», несли потери, отходили и искали обходные пути, замедляя наступление. Подвижная группа в течение недели сдерживала бронетанковые и механизированные колонны врага, нанося им огромный урон, не давая прорваться через разрыв между Южным и Юго-Западным фронтами на рубеже Буденновская — Бекетный, а затем — в разрыв между 12-й и 37-й армиями.