A Szovjetunió megtámadásakor harckocsizó csapatokat vezetett. Harcolt a kurszki ütközetben is, később sikeresen tartóztatta fel a szovjet hadsereg 1944 nyarán indított támadását. 1944-ben Günther von Kluge utódaként rövid ideig a nyugati front parancsnoka volt, szeptemberben pedig Rundstedtet váltotta fel a Belgiumból Hollandiába visszavonuló B hadseregcsoport élén. Az ardenneki offenzíva során katonái sikertelenül próbálták meg átvenni a kezdeményezést a szövetségesektől. A meggyőződéses náciként ismert Model, aki Hitler egyik kedvence volt, 1945 áprilisában, amikor csapatait a Ruhrnál bekerítették, öngyilkosságot követett el. Sírja a Hürtgenwald-Vossenack-i katonai temetőben van.