Ende Juli 1944 wurde die Division zur Auffrischung zunächst in die Po-Ebene zwischen Modena und Parma und anschließend nach Ligurien nördlich von Genua verlegt. Mitte August wurde sie nach der Landung der Alliierten in Südfrankreich zur Grenzsicherung der Alpenübergänge nach Piemont verlegt. Von Ende September 1944 an stand sie erneut in der Emilia-Romagna. Mitte Dezember 1944 verteidigte die zunächst als Armeereserve zurückgehaltene Division unter hohen Verlusten Faenza vor dem angreifenden V. britischen und dem II. polnischen Korps, mussten die Stadt aber schließlich räumen. Während der Alliierten Frühjahrsoffensive im April 1945 war die 90. Panzergrenadier-Division wieder als Reserveverband eingesetzt. Einheiten der Division wurden zur Abwehr von US-Verbänden von der tyrrhenischen Küste bei Massa bis in den toskanisch-emilianischen Apennin eingesetzt. Nach dem Zusammenbruch der deutschen Front kapitulierten die Reste der Division Ende April 1945 südlich des Gardasees vor den Alliierten.