18 января 1942 года она в составе 6-й армии приняла участие в Барвенково-Лозовской операции. В первые часы боя дивизия, несмотря на авианалёты, смогла занять населённый пункт Мосаров Байрак. 19 января, действуя совместно с 7-й танковой бригадой, она продолжила наступление в направлении на Чепель. К 14 часам её части овладели пунктами Галинова, Иванчуковка, Ветровка и заняли восточную окраину Чепеля. Оборона противника на этом направлении была прорвана. В течение последующих дней дивизия овладела селениями Копанки и Волвенково, а передовые части ворвались в Лозовеньку. Занятие этого рубежа позволило ей двумя полками повести наступление на Петровский и Шевелёвку во фланг и тыл частям противника и 22 января захватить их.