На червень 1941 року 17-та танкова дивізія організаційно підпорядковувалася XXXXVII моторизованого корпусу генерала артилерії Йоахіма Лемелсена, що входив до основного ударного угруповання групи армій «Центр». З перших днів війни проти Радянського Союзу 17-та танкова дивізія форсувала Буг північніше Брест-Литовська і 24 червня захопила Слонім. 26 червня брала участь у відбитті радянської контратаки поблизу Стовбців. 27 червня під час бою на околиці цього міста генерал фон Арнім був поранений. Його відправили до Польщі, а потім у Берлін на лікування. Лише у вересні 1941 року фон Арнім повернувся до своєї дивізії після повного одужання і відпустки через поранення. Він взяв участь у боях під Києвом, Вязьмою і Брянськом. 4 вересня 1941 року фон Арнім нагороджений Лицарським хрестом Залізного хреста.