Nach der Verbands- und Gefechtsausbildung auf den Truppenübungsplätzen in Mailly-le-Camp und Coëtquidan in Frankreich wurde die gesamte 24. PD, nunmehr unter dem Befehl von Generalmajor Bruno Ritter von Hauenschild, im Mai 1942 verladen und im Bahntransport an die Ostfront gebracht. Unter dem Kommando des XXXXVIII. Panzerkorps der 4. Panzerarmee (Heeresgruppe Süd) begann am 28. Juni 1942 die deutsche Sommeroffensive. Die Panzer stießen in Richtung Woronesch/Don vor und konnten die Stadt im Zusammenwirken mit der Division Großdeutschland am 8. Juli 1942 teilweise einnehmen. Danach erfolgte ein Vorstoß in den großen Donbogen in Richtung Kalatsch. Immer wieder durch Nachschubprobleme aufgrund der überdehnten Transportwege zum Anhalten gezwungen, erreichte die Division Anfang August den Don und beteiligte sich an der Kesselschlacht bei Kalatsch. Nachdem der Fluss am 12. August überquert worden war, ging es im Verband des XXIV. Panzerkorps in Richtung Stalingrad.