עם פרוץ המלחמה מונה פון הינרסדורף לראש מטה הדיוויזיה ה-253, שהייתה חלק מהארמייה החמישית בחזית המערבית, וב-25 באוקטובר 1939 מונה לראש מטה הקורפוס ה-2, ולחם עימו במהלך המערכה על צרפת כחלק מהארמייה הרביעית. ב-12 בספטמבר 1940 מונה לראש מטה הקורפוס הממונע ה-15, שהפך ב-16 בנובמבר 1940 לארמיית הפאנצר השלישית, ולחם עיה במהלך מבצע ברברוסה. ב-1 ביולי 1941 הועלה פון הינרסדורף לדרגת אוברסט, וב-26 בינואר 1942 הוענק לו עיטור הצלב הגרמני בזהב. ב-1 ביולי 1942 מונה פון הינרסדורף למפקד רגימנט הפאנצר ה-11, שהיה חלק מדיוויזיית הפאנצר ה-6, ולחם עמו בקרבות סביב סטלינגרד, ועל כך קיבל ב-22 בדצמבר 1942 את עיטור צלב האבירים של צלב הברזל. ב-7 בפברואר 1943 מונה פון הינרסדורף למפקד דיוויזיית הפאנצר ה-6, וב-1 במאי 1943 הועלה לדרגת גנרל מיור. במהלך קרב קורסק פיקד פון הינרסדורף על דיוויזיית הפאנצר ה-6, שהייתה חלק מקורפוס הפאנצר ה-3 במסגרת פלגת הארמייה קמפף. ב-14 ביולי נפצע פון הינרסדורף באורח קשה מפגיעת צלף, ופונה לבית חולים בחרקוב, שם קיבל תוספת עלי אלון לעיטור צלב האבירים של צלב הברזל. ב-17 ביולי 1943 מת פון הינרסדורף, ולאחר מותו הועלה לדרגת גנרל לוטננט.