במהלך מבצע ברברוסה פעלה הארמייה במסגרת קבוצת ארמיות מרכז, והשתתפה בקרב ביאליסטוק-מינסק, בקרב סמולנסק, ובקרב על מוסקבה. ב-16 בינואר 1942 פרש שטראוס מתפקידו בעקבות מחלה, וולטר מודל מונה למפקד הארמייה. מודל פיקד על הארמייה לסירוגין עד ה-4 בנובמבר 1943, ובכלל זה בקרב רז'ב השני ובקרב קורסק.