В конце ноября бригада была отправлена на Восточный фронт в район Днепропетровска, где вошла в подчинение 5-й танковой дивизии СС «Викинг». В январе 1944 г. подразделения бригады участвовали в кровопролитном сражении за Теклино, а в феврале за Новые Буды. Попав вместе с дивизией СС «Викинг» и другими немецкими частями в окружение в Корсунь-Шевченковском (Черкасском) «котле», бригада понесла большие потери в ходе боёв и при прорыве. После прорыва из окружения в феврале в бригаде из 2 тысяч осталось 632 человека. Идя в арьергарде немецких войск при прорыве, бригада была окружена и погибла бы, но последние уцелевшие танки 5-го танкового полка СС «Викинг» пошли в атаку и прорвали кольцо советских войск, дав валлонам возможность перегруппироваться и продолжить отступление. В конце марта 1944 г. оставшиеся чины «Валлонии» были отозваны с фронта и отправлены в Бельгию. Находясь в Бельгии штурмовая бригада была переименована в 5-ю добровольческую штурмовую бригаду СС «Валлония» ("5. SS-Freiwilligen-Sturmbrigade Wallonien").