Ngày 20 tháng 5 năm 1940, quân đoàn Guderian trở thành đạo quân Đức đầu tiên tiếp cận và uy hiếp eo biển Anh. Quân đoàn tham gia vây đánh Dunkerque trong một thời gian ngắn, sau đó được rút khỏi tiền tuyến để chỉnh đốn lực lượng chuẩn bị thực hiện giai đoạn 2 của cuộc chinh phục Pháp. Ngày 28 tháng 5 năm 1940, Bộ Tư lệnh Tối cao phát triển Quân đoàn Thiết giáp XIX thành Cụm Thiết giáp Guderian gồm 4 sư đoàn thiết giáp và 2 sư đoàn bộ binh mô tô. Ngày 9 tháng 6, Guderian dẫn đại quân đánh phá phòng tuyến Weygand dọc theo 2 sông Somme và Aisne. Bằng một cuộc hành binh thần tốc, cụm thiết giáp của ông đã thọc sâu qua miền Nam Pháp và trở thành đội quân Đức đầu tiên đến được biên giới Pháp-Thụy Sĩ vào ngày 17 tháng 9. Một người trước đó, ông cho 2 sư đoàn thiết giáp rẽ lên mạn đông bắc, đặng hiệp lực cùng Tập đoàn quân số 7 (Đức) bao vây đạo quân trấn thủ phòng tuyến Maginot và 3 tập đoàn quân Pháp khác. Trận hợp vây quy mô lớn này khép lại vào ngày 22 tháng 6, khi hơn 40 vạn quân Pháp (tính cả lực lượng chốt giữ phòng tuyến Maginot) buông súng đầu hàng và bị bắt sống. Sau thắng lợi toàn diện của Chiến dịch Tây Âu, Guderian thụ phong cấp hàm Đại tướng vào ngày 19 tháng 7 năm 1940.