במחצית השנייה של שנת 1941 לחמה הארמייה לצד הוורמאכט במהלך פלישת מדינות הציר לברית המועצות בגזרה הדרומית של החזית הסובייטית, והשתתפה בקרב אודסה. בשנת 1942 השתתפה הארמייה בקרבות סביב סטלינגרד, והגנה על האגף הדרומי של אגד הכוחות הגרמני, שתקף את העיר. במסגרת מבצע אורנוס הותקפה הארמייה על ידי כוחות סובייטיים עדיפים וספגה אבדות כבדות. בדצמבר 1942 היא השתתפה במאמץ הגרמני הכושל לחלץ את הארמייה הגרמנית השישית, שכותרה בכיס סטלינגרד, וספגה שוב אבדות כבדות במהלך מתקפת הנגד הסובייטית, שבאה בעקבותיו.