Im März 1941 verlegte die Division in das Generalgouvernement und verblieb dort bis zu Beginn des deutschen Angriffs auf die Sowjetunion. Im Juni 1941 unterstand sie der Panzergruppe 2 in der Heeresgruppe Mitte. Ihre Hauptaufgabe war es, die Südflanke zu den Prypjat-Sümpfen hin abzudecken. Im August griff sie zusammen mit der Panzergruppe 2 nach Süden an, um den Kessel von Kiew zu schließen. Später nahm sie an der Kesselschlacht um Brjansk teil, ehe sie am 25. Oktober aus der Front herausgezogen und zurück nach Ostpreußen verlegt wurde. Mit Wirkung vom 28. November 1941 wurde sie in 24. Panzer-Division umbenannt und entsprechend umgegliedert.