Ngày 6 tháng 1 năm 1942, Eberbach được phân công làm Sư đoàn trưởng Sư đoàn Thiết giáp số 4, thay Thiếu tướng Dietrich von Saucken vừa bị chiến thương. Quân Liên Xô lúc này đã thọc sâu tới tận Orel, đẩy quân Đức vào tình thế nguy kịch. Sư đoàn Eberbach phải liên tục đánh trả và phản kích đối phương trong suốt tháng 1 năm 1942. Ngày 2 tháng 2, khi đang thúc quân xông lên phản kích, Eberbach bị trúng đạn vào vai và cánh tay. Binh lính vội vã đưa ông nhập viện tại một bệnh viện dã chiến ở Smolensk. Không lâu sau đó, Bộ Tư lệnh Tối cao chuyển Eberbach vào ngạch dự bị và cho ông về an dưỡng tại Würzburg (Bayern). Dù chưa bình phục hoàn toàn, ông trở lại chiến trường Liên Xô vào ngày 2 tháng 3, rồi thụ phong hàm Thiếu tướng ngày 1 tháng 4 năm 1942. Eberbach chỉ huy Sư đoàn Thiết giáp số 4 đến ngày 22 tháng 11 thì được lệnh về Đức để chữa trị thêm. Sau khi quân Liên Xô đè bẹp Quân đoàn Thiết giáp XXXXVIII (Tư lệnh: Thiếu tướng Hans Cramer) trong Chiến dịch Sao Thiên Vương (19 – 23 tháng 11 năm 1942) gần Stalingrad trên sông Volga, Bộ Tư lệnh Tối cao Đức bãi chức Cramer và cử Trung tướng Otto von Knobelsdorff lên thay. Knobelsdorff đã về nước nghỉ phép từ tháng 10, lại chưa thể ra mặt trận ngay, nên một cán bộ thiết giáp đề xuất bổ nhiệm Eberbach (bấy giờ đang trên đường về Đức) làm Quyền Tư lệnh Quân đoàn Thiết giáp XXXXVIII. Ý kiến này được tán thành và Cramer bàn giao chức vụ cho Eberbach vào ngày 26 tháng 11 năm 1942. Dưới sự chỉ huy sâu sát của Eberbach, Quân đoàn Thiết giáp XXXXVIII ra sức chỉnh đốn hàng ngũ, xây dựng trận địa phòng thủ và bẻ gãy các đợt tấn công của quân Liên Xô từ hướng nam. Ông lãnh đạo quân đoàn tới khi nhường chức cho Knobelsdorff vào ngày 30 tháng 11. Sau đó, Eberbach về Đức nghỉ dưỡng và được thăng cấp hàm Trung tướng vào ngày 1 tháng 1 năm 1943.