Im Mai 1942 gelang es dann der HGr. Süd, den Sowjets in der Schlacht bei Charkow eine schwere Niederlage zu bereiten (239.000 Gefangene). Die 62. ID nahm hieran im Verband der 6. Armee teil und erlebte die 1. Phase der deutschen Sommeroffensive Fall Blau im Vormarsch bis an den mittleren Don. Dort kam sie im Verband der 8. italienischen Armee zum Einsatz, entging aber der Einkesselung um Stalingrad. Während der Operation Saturn brach die italienische Donfront im Dezember 1942 zusammen. Während einer Phase verschiedener Rückzugsgefechte wurde die 62. Infanterie-Division im Januar 1943 mit anderen Überresten der 6. Armee in der Armeeabteilung Hollidt zusammengefasst, die den Auftrag hatte, den sowjetischen Durchstoß ins Donezgebiet zu verhindern. Die Division verlor dabei die meisten ihrer Infanteristen; die Grenadier-Regimenter 183 und 190 mussten aufgelöst werden. Als Ersatz erhielt die Division vorerst nur das Grenadier-Regiment 354, welches bisher zur 286. (schlesischen) Sicherungsdivision gehört hatte. Die Kampfpause an der Ostfront im Frühjahr 1943 wurde dazu genutzt, die Division, die jetzt die mittlere Donezfront verteidigte, neu zu formieren und aufzufrischen.