במהלך מבצע ברברוסה ביוני 1941, הוצבה קבוצת הפאנצר תחת פיקוד קבוצת ארמיות דרום, ומילאה תפקיד מרכזי בכיבוש אוקראינה על ידי הצבא הגרמני, ובין השאר השתתפה הארמייה בלחימה בקרב ברודי. ב-6 באוקטובר 1941, לאחר קרב קייב, שונה שמה של קבוצת הפאנצר לארמיית הפאנצר הראשונה, תחת פיקודו של פון קלייסט. בינואר 1942, נוצרה 'קבוצת הארמיות קלייסט' אשר כללה את ארמיית הפאנצר הראשונה והארמייה ה-17, קבוצת הארמיות פורקה במאי של אותה השנה לאחר השתתפותה בלחימה בקרב חרקוב השני.