Com a eclosão da Segunda Guerra Mundial, ele assumiu o 4º Exército na invasão da Polônia. Em 1940, sob o comando desse mesmo exército, tomou parte na invasão da França e Rússia. Na invasão dessa última - já com o posto de marechal-de-campo obtido em junho de 1940 com 12 doze outros generais - von Kluge tornou-se, em 18 de dezembro, comandante do Grupo de Exércitos do Centro, após a destituição de von Bock, em razão da malograda ofensiva contra Moscou.