Напередодні початку операції «Барбаросса», полк фон Холтіца розміщувався у Румунії, входив до основних сил першого ешелону групи армій «Південь», що вторгалася в Україну. Бої в Молдові, на півдні України, з вересня 1941 року в Криму, облога Севастополя. Бої носили настільки затятий та кривавий характер, що з піхотного полку оберста фон Холтіца з 4800 осіб залишилося тільки 349. Сам командир полку дістав поранення. Наприкінці серпня 1942 року тимчасово очолював 260-у піхотну дивізію. У березні 1943 року став командиром 11-ї танкової дивізії. Літом на чолі XLVIII танкового корпусу 4-ї танкової армії генерал-полковника Германа Гота бився в битві на Курській дузі. Його корпус вів активні бойові дії на південному фасі Курського виступу.