Am 1. Februar 1938 wurde von Wietersheim zum General der Infanterie befördert und übernahm Anfang April als Kommandierender General das neu aufgestellte XIV. motorisierte Armeekorps in Magdeburg, in seiner Funktion als General war er auch in direkte Diskussionen mit Hitler bezüglich einer Invasion der Tschechoslowakei involviert. Er nahm 1939 am Überfall auf Polen teil. Dort befehligte er die deutschen Truppen in der Schlacht bei Kock zwischen dem 2. und dem 6. Oktober. Dabei handelte es sich um die letzte Schlacht dieses Feldzugs. 1940 nahm er am Westfeldzug und 1941 am Balkanfeldzug teil. Für letzteren Einsatz wurde ihm am 20. April 1941 das Ritterkreuz verliehen. Mit Beginn des Krieges gegen die Sowjetunion am 22. Juni 1941 wurde sein Korps der Panzergruppe 1, später 1. Panzerarmee, der Heeresgruppe Süd unterstellt. Von Wietersheim war hier unter anderem an den Kesselschlachten von Uman und Kiew beteiligt, im Winter 1941/42 verteidigte sein Korps Stellungen am Mius. Am 21. Juni 1942 wurde das Korps in XIV. Panzerkorps umbenannt und im August 1942 für den Angriff auf Stalingrad der 6. Armee unterstellt. Mitte September 1942 wurde von Wietersheim von Hitler verabschiedet, weil er vorgeschlagen hatte, Stalingrad wieder aufzugeben. Er musste das XIV. Panzerkorps innerhalb von vierundzwanzig Stunden verlassen. Generalleutnant Hans-Valentin Hube wurde sein Nachfolger. Er wurde in die Führerreserve versetzt. Eine weitere Verwendung erfolgte, abgesehen von einer kurzen Verwendung im Volkssturm, nicht mehr.