Für seine Verdienste bei den anschließenden Rückzügen des Korps vor Stalingrad erhielt er am 20. Februar 1943 das Deutsche Kreuz in Gold, gleichzeitig wurde er zum Oberst i. G. befördert. Im März 1944 wechselte Wagener als Stabschef zur 1. Panzerarmee des Generals der Panzertruppe Hans-Valentin Hube. Die Armee wurde am 25. März 1944 von sowjetischen Truppen im Kessel von Kamenez-Podolsk eingeschlossen. Es gelang Hube und Wagener bis zum 6. April, mit dem „wandernder Hube-Kessel“ einen erfolgreichen Ausbruch über 250 km nach Westen durchzuführen, bei dem rund 200.000 der anfangs 215.000 eingeschlossenen Soldaten entkamen. Dafür erhielt er am 14. Mai 1944 das Ritterkreuz des Eisernen Kreuzes. Am 1. Oktober 1944 wurde er zum Generalmajor befördert. Kurz darauf wurde er Chef des Generalstabes der 5. Panzerarmee, um die Ardennenoffensive vorzubereiten. Nach der Ardennenoffensive wurde er von Generalfeldmarschall Walter Model am 16. Februar 1945 zum Chef des Generalstabes der Heeresgruppe B ernannt. Zusammen mit Model setzte er durch, dass ihre ganz jungen und die alten Soldaten sofort aus der Wehrmacht entlassen wurden, damit sie als Zivilisten nach Hause zurückkehren konnten.