После нападения немцев на крепость возглавил группу бойцов из 1-го батальона своего полка и мелких разрозненных подразделений 333-го и 125-го стрелковых полков, во главе которой сражался на валу у Северных ворот Кобринского укрепления; затем возглавлял гарнизон Восточного форта, где с 24 июня сосредоточились все защитники Кобринского укрепления. Всего у Гаврилова было около 400 человек с двумя зенитными орудиями, несколькими 45-мм пушками и четырёхствольным зенитным пулемётом.
Вечером 29 июня 1941 года после бомбардировки Восточного форта (одна из бомб весом в 1,8 тонны угодила во внутреннюю подкову форта и, возможно, явилась причиной подрыва склада боеприпасов защитников), Гаврилов с остатками своей группы (12 человек с четырьмя пулемётами) укрывается в казематах. Несколько дней группа совершала вылазки, пока не была рассеяна.
Оставшись один, 23 июля тяжело раненным попадает в плен. По описанию лечившего его в госпитале доктора Вороновича:
…пленный майор был в полной командирской форме, но вся одежда его превратилась в лохмотья, лицо было покрыто пороховой копотью и пылью и обросло бородой. Он был ранен, находился в бессознательном состоянии и выглядел истощённым до крайности. Это был в полном смысле слова скелет, обтянутый кожей. До какой степени дошло истощение, можно было судить по тому, что пленный не мог даже сделать глотательного движения: у него не хватало на это сил, и врачам пришлось применить искусственное питание, чтобы спасти ему жизнь. Но немецкие солдаты, которые взяли его в плен и привезли в лагерь, рассказали врачам, что этот человек, в чьём теле уже едва-едва теплилась жизнь, всего час тому назад, когда они застигли его в одном из казематов крепости, в одиночку принял с ними бой, бросал гранаты, стрелял из пистолета и убил и ранил нескольких гитлеровцев.
— Смирнов С. С. Брестская крепость, 1965
Вечером 29 июня 1941 года после бомбардировки Восточного форта (одна из бомб весом в 1,8 тонны угодила во внутреннюю подкову форта и, возможно, явилась причиной подрыва склада боеприпасов защитников), Гаврилов с остатками своей группы (12 человек с четырьмя пулемётами) укрывается в казематах. Несколько дней группа совершала вылазки, пока не была рассеяна.
Оставшись один, 23 июля тяжело раненным попадает в плен. По описанию лечившего его в госпитале доктора Вороновича:
…пленный майор был в полной командирской форме, но вся одежда его превратилась в лохмотья, лицо было покрыто пороховой копотью и пылью и обросло бородой. Он был ранен, находился в бессознательном состоянии и выглядел истощённым до крайности. Это был в полном смысле слова скелет, обтянутый кожей. До какой степени дошло истощение, можно было судить по тому, что пленный не мог даже сделать глотательного движения: у него не хватало на это сил, и врачам пришлось применить искусственное питание, чтобы спасти ему жизнь. Но немецкие солдаты, которые взяли его в плен и привезли в лагерь, рассказали врачам, что этот человек, в чьём теле уже едва-едва теплилась жизнь, всего час тому назад, когда они застигли его в одном из казематов крепости, в одиночку принял с ними бой, бросал гранаты, стрелял из пистолета и убил и ранил нескольких гитлеровцев.
— Смирнов С. С. Брестская крепость, 1965