עם פרוץ המלחמה היה פון ליטוויץ שליש הקורפוס הממונע ה-15, ולחם עמו במערכה בפולין, כחלק מהארמייה העשירית במסגרת קבוצת ארמיות דרום. ב-9 במאי 1940 מונה פון ליטוויץ למפקד זמני של רגימנט הרובאים ה-12, ולחם עמו בשלב הראשון של המערכה על צרפת כחלק מדיוויזיית הפאנצר ה-4 במסגרת הקורפוס הממונע ה-15. ב-20 במאי 1940 הוחלף פון ליטוויץ על ידי מפקד הרגימנט קונרד פון בילו, אולם לאחר פציעתו של הלה ב-14 ביוני חזר פון ליטוויץ לפקד על הרגימנט. במהלך מבצע ברברוסה לחם פון ליטוויץ עם הרגימנט שבפיקודו כחלק מדיוויזיית הפאנצר ה-4 במסגרת הקורפוס הממונע ה-24, וב-27 באוקטובר 1941 קיבל על פעולותיו את עיטור הצלב הגרמני בזהב. ב-1 בנובמבר 1941 הועלה פון ליטוויץ לדרגת אוברסט, וב-14 בינואר 1942 קיבל על פעולותיו את עיטור צלב האבירים של צלב הברזל. ב-1 במרץ 1942 מונה פון ליטוויץ למפקד חטיבת הרובאים ה-4, שהייתה חלק מדיוויזיית הפאנצר ה-4 במסגרת קורפוס הפאנצר ה-47, ולאחר מכן במסגרת הקורפוס ה-35, וב-1 ביולי 1942 מונה למפקד הדיוויזיה ה-23, שהייתה חלק מהקורפוס ה-82 במסגרת הארמייה ה-15. ב-1 בספטמבר 1942 הועלה פון ליטוויץ לדרגת גנרל מיור, וב-14 בספטמבר 1942 הוסבה הדיוויזיה שבפיקודו לדיוויזיית הפאנצר ה-26. באוגוסט 1943 הועברה הדיוויזיה תחת פיקוד קורפוס הפאנצר ה-76 במסגרת הארמייה העשירית, וב-1 באוקטובר 1943 הועלה פון ליטוויץ לדרגת גנרל לויטננט. בפברואר 1944 קיבל פון ליטוויץ את אות הפציעה בזהב, וב-16 במרץ 1944 קיבל על פעולותיו תוספת עלי אלון לעיטור צלב האבירים של צלב הברזל. ב-4 ביולי 1944 קיבל פון ליטוויץ תוספת חרבות לעיטור צלב האבירים של צלב הברזל, וב-20 ביולי מונה למפקד קורפוס הפאנצר ה-46, שהיה חלק מארמיית הפאנצר הרביעית במסגרת קבוצת ארמיות צפון אוקראינה, ובתחילת אוגוסט הועבר תחת פיקוד הארמייה התשיעית במסגרת קבוצת ארמיות מרכז, ופיקד עליו בניסיון בלימת המתקפה הרוסית. ב-23 באוגוסט נהרג בנו של פון ליטוויץ במהלך הקרבות, וב-1 בספטמבר 1944 הועלה פון ליטוויץ לדרגת גנרל חיל השריון.