Na léto 1942 byla naplánována nová ofenzíva s názvem Operace Blau, jejíž hlavní cíl bylo dosáhnutí ropných polí v oblasti Baku. V květnu toho roku čelila 1. tanková armáda největšímu náporu sovětských vojsk v druhé bitvě o Charkov. V druhé polovině května byly postupně všechny sovětské útoky zastaveny a německé jednotky přešly do ofenzívy, která obklíčila a zničila zbylá vojska Rudé armády v oblasti. Sovětská ofenzíva, která se roztříštila o připravené německé jednotky, otevřela cestu na znovudobytí Rostova a dalšího postupu na Kavkaz. Ale po dosažení Kavkazských roklí se objevila opět stará slabina velkých ofenzív, zásobování uvázlo téměř na mrtvém bodě, což spolu se sílícím odporem sovětských vojsk znamenalo zastavení postupu ještě před dosažením hlavního cíle ofenzívy. 1. tanková armáda tak od srpna 1942 přešla do obrany a chystala se přezimovat v podhůří Kavkazu. 19. listopad všechno změnil, toho dne přešla sovětská vojska u Stalingradu do nové ofenzívy, která později ovlivnila celou jihovýchodní frontu. O dva dny později byl von Kleist jmenován velitelem Skupiny armád A, pod kterou v té době spadala 1. tanková armáda. Novým velitelem armády byl jmenován Eberhard von Mackensen. Z počátku se nic zásadního u 1. tankové armády nezměnilo, mimo několika divizí, které byly přesunuty na sever, ke Skupině armád Don, ale již následující měsíc byla situace v Donské oblasti velmi vyhrocená. V druhé polovině prosince byl nařízen všeobecný ústup z Kavkazu na Kubáň, kde mělo zůstat německé předmostí bráněné 17. armádou. 1. tanková armáda pak byla v lednu 1943 stažena, přes Rostov na Donu na východní Ukrajinu, kde se účastnila obranných bojů a následně v únoru Mansteinovy jarní ofenzívy, která skončila znovudobytím Charkova a udržením starých obranných postaveních na řece Mius.