Nach schweren Vormarschgefechten mit dem II. Armeekorps im Nordabschnitt der Ostfront (Kowno, Oswaja, Naswa) geriet die vom bekannten Generalmajor von Seydlitz-Kurzbach (54. Eichenlaub) geführte Division zusammen mit dem gesamten Korps im Winter 1942 zwischen Ilmen- und Seligersee in eine sowjetische Gegenoffensive. Nachdem umfassende Panzerverbände des Gegners an beiden Flanken durchgebrochen waren, entstand am 8. Februar der berühmte Kessel von Demjansk. Im Kessel befanden sich fünf Divisionen des Heeres (12., 30., 32., 223. und 290.) und die SS-Elite-Division "Totenkopf" - insgesamt 96.000 Mann. Es war das erste Mal, dass mehrere deutsche Divisionen im Verlauf des Zweiten Weltkrieges eingekesselt worden waren. Der Schreck im Oberkommando der Wehrmacht saß dementsprechend tief. 

Nachdem erste Versuche, den Kessel von außen zu entlasten, am verbissenen russischen Widerstand gescheitert waren, begannen monatelange, schwerste Abwehrgefechte. Im Gegensatz zum Stalingrad-Kessel 10 Monate später gelang es hier der Luftwaffe jedoch, eine umfassende und funktionierende Luftversorgung für die Eingeschlossenen aufzubauen. 

Währenddessen krallten sich die eingekesselten Divisionen an ihre Stellungen und leisteten, bei Temperaturen von bis zu minus 40 Grad, den denkbar zähesten Widerstand. Die verzweifelten Sowjets setzten eines Nachts sogar zwei Fallschirmjäger-Regimenter über dem Kessel ab, um ihn von innen zu sprengen - ein reines Selbstmordkommando, das blutig scheiterte. 

Am 28. April 1942, dem 81. Tag der Einschließung, gelang es einer starken Entsatztruppe den Umklammerungsring von außen her zu sprengen, eine Gasse freizukämpfen und den abgekämpften Verteidigern den Rückzug zu ermöglichen. Unter diesen Glücklichen befand sich auch Oberleutnant Lemm, dessen Regiment sich sehr bewährt hatte. Wie alle Überlebenden der Kesselschlacht erhielt auch Hauptmann (01.04.42) Lemm den speziell gestifteten Demjanskschild verliehen.  In den nächsten Monaten wurden die freigekämpften Divisionen im Hinterland neu formiert und erhielten eine verdiente Ruhepause.

Über den großen Durchhaltewillen der Landser in den schweren Wintermonaten des Jahres 1941 schrieb nach dem Krieg der englische Militärhistoriker und ehemalige Generalmajor J.F.C. Fuller: "...was der deutsche Soldat, gänzlich unvorbereitet auf den Winterkrieg, hier geleistet hat, stellt eine der größten Heldentaten dar, von der die Kriegsgeschichte berichtet!"

Im Oktober 1943 musste Lemm stellvertretend die Führung des Füsilierregiment 27 übernehmen - als später ein dienstälterer Offizier dieses Kommando übernahm, bot man dem Ritterkreuzträger die Regimentsführung in einer neuen Luftwaffen-Felddivision an. Da Lemm jedoch in seiner alten Division bleiben wollte, kehrte er nach kurzem Überlegen lieber wieder an die Spitze seines I. Bataillons zurück. 

Als im Winter 1943 mit Oberstleutnant Gerhard Engel ein späterer Eichenlaubträger die Regimentsführung übernahm, machte sich Lemm zusammen mit seinem neuen Chef zwecks Lageeinweisung auf einem von Pferden gezogenen Schneeschlitten auf den Weg zu einer vorgezogenen Kompanie, als die beiden Deutschen plötzlich auf einen Trupp russischer Infanteristen stießen. Im Kugelhagel zurückgekehrt, hielt Engel seinem Bataillonskommandeur den Zwischenfall schmunzelnd noch monatelang vor. 

Es folgten harte Entsatzgefechte für den Tscherkassy-Kessel sowie Abwehrversuche vor Mogilew und dem Pronja-Brückenkopf. 

Am 11. Juli wurde der als bisher jüngster Heeresoffizier zum Major (01.04.43) beförderte Lemm als 525. Soldat der Wehrmacht mit dem Eichenlaub zum Ritterkreuz ausgezeichnet und nun endgültig zum Kommandeur der 27er ernannt. Am 21. des Monats - nur wenige Stunden nach dem fehlgeschlagenen Bombenanschlag durch Oberst von Stauffenberg - erhielt Lemm die hohe Auszeichnung durch Hitler persönlich überreicht. Da sich der junge Frontoffizier nur wenige Stunden vor dem Attentat zufällig mit Oberst von Stauffenberg unterhalten hatte, geriet er kurzfristig ins gefürchtete Visier der Gestapo. Doch schon nach kurzen Recherchen wurde klar, dass Lemm nicht beteiligt gewesen war.

Gerade als Major Lemm wieder in Russland eintraf, brach die wuchtige russische Sommeroffensive gegen die Heeresgruppe Mitte los. Bereits nach kurzen Gefechten zum Rückzug gezwungen, übernahm Lemm während den unübersichtlichen Absetzbewegungen die Führung der Nachhut. Während Dutzende Divisionen der Heeresgruppe aufgerieben und Teile der 9. Armee (Jordan) bei Bobruisk eingekesselt wurden, erhielt die 12. Infanteriedivision Befehl, die Stadt Mogilew um jeden Preis zu halten. Doch dies war angesichts zweier angreifender sowjetischer Armeen völlige Utopie.Als starke sowjetische Kräfte auch südlich der 12. ID durchbrachen und riesige Panzerkolonnen Richtung Minsk rollten, setzte sich die bereits stark dezimierte Division gerade noch rechtzeitig nach Nordwesten ab.  Vorbei am Kessel von Bobruisk und dem brennenden Minsk, erreichten die Reste der Division schließlich die deutschen Linien an der ostpreußischen Grenze.Da Hitler persönlich jedoch die Räumung  von Mogilew verboten hatte, wurde ein Überprüfungsverfahren gegen sämtliche höhere Offiziere der 12. ID eingeleitet – also auch gegen Lemm. Dieses wurde jedoch auf Initiative des zuständigen Korpskommandeurs bald abgebrochen. Die Grenadiere hatten in Folge noch monatelange Stellungs- und Abwehrschlachten zu überstehen, ehe die schwer zerrüttete 12. ID im Herbst aus der Front genommen und ins Hinterland verlegt wurde. Nun konnte der hart gesottene Major endlich eine erlittene Schulterprellung sowie diverse Beschwerden durch alte Verwundungen auskurieren. Die Division wurde schließlich als Volksgrenadierdivision neu aufgestellt und an die Westfront verlegt. Hierbei machte sich Major Lemm alle Ehre, als er eigenmächtig eine in seinen Abschnitt verlegte Heeres-Bewährungseinheit einfach in sein Regiment eingliederte und durch die Vernichtung der belastenden Personalakten der Männer vielen ein Überleben ermöglichte.

Unter dem Oberbefehl der 6. SS-Panzerarmee (Dietrich) trat die 12. VGD im I. SS-Panzerkorps (Prieß) zur letzten deutschen Offensive im Westen an. Zusammen mit der SS-"Leibstandarte", der SS-"Hitlerjugend" und der 3. Fallschirmjägerdivision kämpfte die Division - mit Lemms bewährtem Regiment an der Spitze, im Nordabschnitt der Ardennen. Durch starken Widerstand der US-Truppen, fehlenden Nachschub und schlechtes Wetter konnte das Ziel des Korps, das Erreichen der Maas zwischen Lüttich und Namur, jedoch nicht einmal annähernd erreicht werden. 

Nach den Rückzugskämpfen zum Westwall wurde die 12. Volksgrenadierdivision unter dem Oberbefehl der 7. Armee am Rhein, in Aachen und der Eifel eingesetzt. Der Kommandeur von Lemms I. Bataillon, Hauptmann Claus Breger, erhielt für seine Verdienste um Aachen das 700. Eichenlaub (postum) verliehen. Der Kommandeur der erfolgreichen 12. VGD, Generalmajor Gerhard Engel, erhielt diese hohe Auszeichnung im Dezember 1944. Mit insgesamt 24 Ritterkreuz- und 8 Eichenlaubträgern war die 12te übrigens eine der höchstdekorierten Infanterieeinheiten des Krieges.

Nachdem amerikanische Truppen bei Remagen durchgebrochen waren, wurde die gesamte Heeresgruppe B mit mehreren Divisionen endgültig im Dreieck Dortmund-Düssendorf-Köln überflügelt und eingekesselt. Obwohl die deutschen Verbände tapfer Widerstand leisteten, war ein Ausbruch oder Hilfe von außen nicht möglich. Wiederholt führte Oberstleutnant (01.11.44) Lemm seine Kampfgruppen noch zu örtlichen Abwehrerfolgen. 

Für seine außerordentlichen Verdienste in der Regimentsführung erhielt Oberstleutnant Heinz-Georg Lemm auf Antrag von GFM Walter Model am 15. März 1945 die Schwerter zum Ritterkreuz mit Eichenlaub verliehen. Wenig später wurde der über enorme Führungsqualitäten verfügende Offizier mit erst 25 Jahren zum jüngsten Oberst des gesamten deutschen Heeres befördert.

Als ihm seine Offiziere zur hohen Auszeichnung gratulierten, entgegnete Lemm trocken: „1000 Schuss für unsere Artillerie oder fünf Sturmgeschütze wären mir lieber gewesen!“ 

Im April 1945 geriet der junge Oberst bei einem persönlichen Spähtruppunternehmen in US-Gefangenschaft, seine Division kapitulierte nur Stunden darauf. Nachdem dieser außergewöhnliche Frontoffizier zehn Monate lang in amerikanischer Kriegsgefangenschaft gewesen war, wurde er freigelassen jedoch kurz darauf von russischen Soldaten aufgegriffen und erneut in Haft genommen. Erst 1950 kehrte Lemm endgültig in seine Heimat zurück. 

1957 wieder in die Bundeswehr eintreten, stieg Heinz-Georg Lemm 1963 zum Brigadegeneral auf und kommandierte bis 1965 die Panzergrenadierbrigade 7 der 3. Panzerdivision in Hamburg. Ab 1970 bereits Generalmajor, befehligte er in Folge die 5. Panzerdivision in Diez, ehe er 1974 als Generalleutnant Chef des Truppenamtes der Bundeswehr wurde. Ausgezeichnet mit dem Großen Bundesverdienstkreuz mit Stern sowie dem amerikanischen Legion of Merit trat Lemm 1979 in den Ruhestand und wurde als Nachfolger des ehemaligen Schwerterträgers Horst Niemack Ehrenpräsident der Ordensgemeinschaft der Ritterkreuzträger e.V. 

Dem Ring deutscher Soldatenverbände stand er bis 1985 als Präsident, bis 1988 als Ehrenpräsident vor. 1992 heiratete Lemm im stolzen Alter von 73 Jahren erneut und verstarb zwei Jahre darauf.