W styczniu 1942 roku nadano jej nazwę 4 Armii Pancernej. W grudniu 1942 brała udział w nieudanej próbie uwolnienia 6 Armii okrążonej pod Stalingradem. Od grudnia 1942 do stycznia 1943 roku zwana też Grupą Armijną Hotha. Toczyła ciężkie walki obronne nad Dońcem i Mjusem w styczniu i lutym 1943 osłaniając odwrót Niemców z Kaukazu i powstrzymując ofensywę Armii Czerwonej po bitwie stalingradzkiej. Wraz z II Korpusem Pancernym SS wyprowadziła kontruderzenie i odbiła Charków w marcu 1943. Walczyła pod Kurskiem w lipcu 1943, a następnie brała udział w walkach odwrotowych pod Charkowem, na linii Dniepru i Kijowem. W dalszej fazie wojny walczyła pod Chełmem, Lublinem i nad Wisłą, gdzie trzymała front do stycznia 1945. Wycofała się z Polski nad Odrę, gdzie wzięła jeszcze udział w walkach pod Zgorzelcem. Wojnę zakończyła nad Łabą.