С 20 августа дивизия была передана Южному фронту и находилась в его резерве. С 25 августа её части в составе 12-й армии Южного фронта, а с 28 сентября — 6-й армии Юго-Западного фронта принимали участие в Донбасской оборонительной операции. В январе 1942 года она в составе 6-й армии успешно действовала в Барвенково-Лозовской наступательной операции, в ходе которой 27 января освободила город Лозовая. С марта 1942 года дивизия обороняла город и станцию Лозовая, успешно отбивая все атаки противника. В мае 1942 года в ходе Харьковского сражения дивизия в составе 6-й армии попала в окружение. Дивизия совершала прорыв севернее Лозовеньки. В результате прорыва большая часть соединения погибла или попала в плен. Погиб также и командир дивизии генерал-майор Кутлин.