Polen-Feldzug

In der Vorbereitung des Angriffs auf Polen erhielt die Division mit der im November 1938 aufgestellten Panzer-Lehr-Abteilung eine zusätzliche Panzerabteilung. In Summe standen der Division damit zu diesem Zeitpunkt 122 Pz.Kpfw. I, 176 Pz.Kpfw. II, 43 Pz.Kpfw. III, 22 Pz.Kpfw. IV und 18 Panzerbefehlswagen zur Verfügung.

Als am 1. September 1939 der Polenfeldzug begann, stand auch die 3. Panzer-Division in vorderster Front. Sie stieß im Rahmen des XIX. Armeekorps (mot.) der 4. Armee im Nordabschnitt durch den polnischen Korridor in Richtung Weichsel vor. Nachdem sie die Weichsel bei Graudenz überschritten hatte, wurde sie zur 3. Armee nach Ostpreußen verlegt und griff von dort ab dem 11. September nach Süden in Richtung Brest-Litowsk an. Am 16. September traf sie dort mit Verbänden der Roten Armee zusammen. Bis Ende September kehrte sie wieder in ihre Heimatstandorte zurück.

Frankreich-Feldzug

Im Januar/Februar 1940 wurde die 3. Panzer-Division an die Westgrenze verlegt, erst in den Raum um Osnabrück, später nach Krefeld. Am 10. Mai (Beginn des Westfeldzuges) trat sie über die deutsch-niederländische Grenze, überschritt bei Maastricht die Maas und ging weiter nach Charleroi (Belgien) vor. Danach folgte ein Weitermarsch in Richtung Somme, die sie Anfang Juni überschritt. Nachdem die Seine bei Nogent-Troyes überwunden war, erreichte sie zum Ende des Westfeldzugs Grenoble. Ab Juli wurde die gesamte Division zurück in die Heimat verlegt.

Am 15. Januar 1941 ging von der Organisationsabteilung des Heeres die Anweisung an die 3. Panzer-Division Truppenteile an den Wehrkreis III abzugeben. Diese waren für einen Sperrverband in Afrika vorgesehen und sollten mit weiteren Truppen die 5. leichte Division bilden.

Unternehmen Barbarossa

Kurz vor dem Beginn des Angriffs auf die Sowjetunion wurde die 3. Panzer-Division an die sowjetische Grenze bei Brest-Litowsk verlegt. Sie war dem XXIV. Armeekorps (mot.) der Panzergruppe 2 in der Heeresgruppe Mitte unterstellt. Mit diesem Korps nahm sie an der Kesselschlacht bei Białystok und Minsk teil, erreichte über den Bug die Beresina und war an der Einschließung von Smolensk beteiligt. Danach schwenkte sie nach Süden, um den Kessel von Kiew zu schließen. Ab Oktober 1941 folgte der Angriff auf Moskau über Tula bis Anfang Dezember. Ende Dezember begann ihr Rückzug in Richtung Kursk, wo sie bis Ende Februar 1942 sowjetische Gegenstöße abwehrte.

Anfang März 1942 wurde sie nach Charkow zur Heeresgruppe Süd verlegt. Nach dem Beginn der deutschen Sommeroffensive überquerte sie innerhalb des XXXX. Panzerkorps mit der 1. Panzerarmee den Don bei Nikolajewka und stieß Richtung Kaukasus vor. Nachdem sie im August 1942 Mosdok am Terek erreicht hatte, blieb ihr weiterer Vorstoß wenig später in der verbissenen sowjetischen Verteidigung liegen.

Anfang 1943 zog sich die Division aus dem Kaukasus bis zum Mius nördlich von Rostow zurück. Dort stand sie bis Mitte März in der Abwehr und wurde dann aufgefrischt. Beim am 4. Juli 1943 begonnenen Unternehmen Zitadelle stand die Division am Südabschnitt beim XXXXVIII. Panzerkorps der 4. Panzerarmee bereit. Nach dem Scheitern der Offensive wurde sie sofort nach Süden an den Mius verlegt, da dort sowjetische Verbände durchgebrochen waren.

In den letzten beiden Kriegsjahren teilte die Division das Schicksal vieler Panzer-Divisionen an der Ostfront, die als „Feuerwehr“ eingesetzt wurden. Bei gegnerischen Frontdurchbrüchen wurden eine oder mehrere Panzer-Divisionen herangezogen, um die Lücke im Gegenangriff wieder zu schließen. Währenddessen brach die Front an anderer Stelle, so dass die Panzer-Divisionen wieder verlegt werden mussten, ohne einen weitreichenden Erfolg zu haben. Durch die häufigen Verlegungen und Kampfeinsätze verschliss das Material besonders schnell. Personelle Verluste wurden nicht mehr ausreichend ersetzt, die Kampfkraft sank ab.

Die 3. Panzer-Division blieb unter wechselnden Unterstellungsverhältnissen im Südabschnitt der Ostfront und kämpfte Ende 1943 in der Schlacht am Dnepr bei Tscherkassy, Kanew und Kiew.

Anfang 1944 führte sie Entsetzungsangriffe, um den deutschen Kessel bei Tscherkassy zu befreien; dann zog sie sich bis Mitte Juni über Bug und Dnjestr in Richtung Chișinău zur rumänischen Grenze zurück. Danach wurde die Einheit nach Norden zur 4. Panzerarmee in die Nähe von Kielce/Tarnów verlegt. Nach dem Beginn der sowjetischen Sommeroffensive im Mittelabschnitt der Ostfront verlegte die Division zur 9. Armee in den Warschauer Raum an den Narew. Am 10. Dezember wurde die 3. Panzer-Division wieder nach Süden in den westungarischen Raum bei Székesfehérvár verlegt.

Ab dem 18. Januar nahm sie am erfolglosen Entsatzangriff für das eingeschlossene Budapest teil. Nach dem im Februar begonnenen und ebenfalls erfolglos verlaufenen Unternehmen Frühlingserwachen zog sich die Division nach Österreich zurück, wo sie am 8. Mai 1945 in Steyr kapitulierte und in amerikanische Kriegsgefangenschaft ging.