När de allierade landsteg i Normandie på D-dagen den 6 juni 1944, hade Dietrich befälet över tre divisioner i I. SS Panzerkorps. Under Ardenneroffensiven (december 1944 – januari 1945) fick han befälet över den nybildade 6. SS Panzer-Armee. Hitler gav honom detta befäl, eftersom han efter 20 juli-attentatet misstrodde Wehrmachts officerare. Den 17 december förövade Kampfgruppe Peiper, en SS-enhet, en massaker på 80 amerikanska krigsfångar i närheten av Malmedy i Belgien. Efter Ardenneroffensiven kommenderade Hitler Dietrichs 6. SS Panzer-Armee till Ungern för att säkra Tysklands oljekällor där den krossades av Röda armén.