ב-1 בנובמבר 1940 פוצלה הדיוויזיה ה-16 לדיוויזיה הממונעת ה-16, ולדיוויזיית הפאנצר ה-16, והנס הובה מונה למפקד דיוויזיית הפאנצר. במהלך מבצע ברברוסה לחמה הדיוויזיה כחלק מהקורפוס הממונע ה-48 במסגרת ארמיית הפאנצר הראשונה, והשתתפה בקרב אומן, קרב קייב ובקרב חרקוב הראשון. בקיץ 1942 השתתפה הדיוויזיה במבצע מקרה כחול, וב-1 בספטמבר 1942 מונה גינטר פון אנגרן למפקד הדיוויזיה, שהייתה חלק מקורפוס הפאנצר ה-14 במסגרת הארמייה השישית, ולחם עימה בקרב סטלינגרד. בינואר 1943 הועברה הדיוויזיה תחת פיקוד הקורפוס ה-11 בחלקה הצפוני של העיר, וב-2 בפברואר 1943 עם כניעת הכוחות הגרמניים, נכנעו שרידי הדיוויזיה, ופון אנגרן התאבד.