Beim Angriff auf die Sowjetunion 1941 kommandierte Guderian die Panzergruppe 2 innerhalb der Heeresgruppe Mitte und trug durch seine schnellen und tiefen Panzervorstöße erheblich zu den Siegen in der Kesselschlacht bei Białystok und Minsk und Smolensk bei. Am 17. Juli wurde ihm während der Schlacht von Smolensk das Eichenlaub zum Ritterkreuz verliehen. Am 23. August wurde er ins OKW-Hauptquartier nach Rastenburg befohlen und erhielt von Hitler den Befehl, seine Panzergruppe aus dem Raum Roslawl nach Süden umzugruppieren, um an der Kesselschlacht von Kiew teilzunehmen. Anfang Oktober 1941 startete seine Panzergruppe aus dem Raum Gluchow den Vorstoß über Brjansk und Orel und wurde nach vergeblichen Angriffen in der Schlacht um Tula von den sowjetischen Truppen gestoppt.