Am 1. Januar 1942 wurde die Panzergruppe in "3. Panzerarmee" umbenannt. Zusammen mit der 9. Armee und der 4. Panzerarmee geriet die Armee Anfang 1942 in Gefahr, im Raum Rschew eingekesselt zu werden (→ Schlacht von Rschew). Das Armeeoberkommando wurde aber Mitte Januar aus der Front gezogen, um an der bedrohten Nahtstelle zur Heeresgruppe Nord eingesetzt zu werden. Hierfür wurden ihm zusammengekratzte Reserven und aus dem Westen herangeführte frische Divisionen unterstellt. Im Winter 1942/43 kam es hier zur Schlacht von Welikije Luki. Im Herbst 1943 musste sich die Armee vor der sowjetischen Smolensker Operation auf die Panther-Stellung zurückziehen.