Op 22 juni 1941 startte Operatie Barbarossa, de aanval op de Sovjet-Unie. De 7e Pantserdivisie was nu deel van het 39e Gemotoriseerde Korps, Panzergruppe 3, Heeresgruppe Mitte en viel aan vanuit Oost-Pruisen, op deze eerste dag al 60 km oprukkend. Op de tweede dag probeerde de divisie de Njemen over te steken bij Olita. Hierbij ontbrand een hevige tankslag met de Sovjet 5e Tankdivisie. Deze Sovjet-divisie was uitgerust met 268 tanks, waarvan 55 van de nieuwe T-34 en KV-1 types. In de gevechten verloor deze divisie 73 tanks, maar ook de 7e Pantserdivisie (ondersteund door delen van de 20e Pantserdivisie) leed verliezen. Daarna ging de opmars verder. De divisie rukte snel gedurende 100 km op naar Vilnius en nam deze stad op 25 juni. Nadat de stad overgedragen was aan de 20e Gemotoriseerde Divisie keerde de 7e Pantserdivisie naar het zuidoosten, richting Minsk. Op 28 juni sloot de ring om drie Sovjet legers in de Slag om Białystok-Minsk als Panzergruppe 3 (7e Pantserdivisie) vanuit het noorden en Panzergruppe 2 (18e Pantserdivisie) vanuit het zuiden elkaar ontmoetten. De divisie bewaakte de snelweg naar Moskou ten oosten van Minsk. Op 9 juli gaven de laatste Sovjets soldaten zich over.