Bij het begin van de veldtocht tegen de Sovjet-Unie (Operatie Barbarossa), trok Panzergruppe 3 op ten noorden van Białystok. Het korps vormde samen met het 39e Pantserkorps de meest noordelijke arm van Heeresgruppe Mitte. Het korps beschikte hiervoor over de 12e en 19e Pantserdivisies en de 18e Gemotoriseerde Divisie. Al op 23 juni werd de Panzergruppe hevig aangevallen door Sovjet-eenheden die vanuit het Grodno-gebied een tegenaanval uitvoerden. De volgende dag kon na aflossing door de infanterie, de opmars weer verder en op 26 juni werd de omsingeling rond Białystok – Novogrudok gesloten. De troepen van Panzergruppe 3 drongen al via Molodechno door in het gebied ten oosten van Minsk tot aan de Berezina. Zo werd de omsingeling van het 13e Sovjetleger (in reserve) vanuit het noorden geïnitieerd. Op 3 juli stak de 19e Pantserdivisie de Westelijke Dvina over bij Disna. Het korps beveiligde de Duitse opmars naar Smolensk en vormde een deel van het noordelijke front van de omsingeling bij Smolensk. Het korps werd vervolgens naar het noorden gedraaid en nam deel aan de veldslagen om Velikieje Loeki. Het korps bleef vervolgens enkele weken in het gebied ten oosten en noordoosten van deze stad en was zelfs tijdelijk deel van Heeresgruppe Nord rond Demjansk.