В ходе битвы за Москву дивизия достигла окраин города, некоторые даже уверяли, что разглядели башни Кремля. В 1942 году 2-я танковая участвовала в оборонительных боях в составе 9-й армии. Летом 1943 года дивизия была включена в 47-й танковый корпус для операции «Цитадель», до конца года контратаковала наступающие советские войска и понесла большие потери.