1938年，第1裝甲師被編入第16軍，這個軍全部由裝甲師組成。

1939年9月波蘭戰役開始，該師是德國國防軍全部六個裝甲師之一，被配屬到南方集團軍羣下轄第16軍在上西里西亞地區作戰，和第4裝甲師一道，從東北方向攻入波蘭，迅速兵臨華沙城下。9月16日-20日，他們粉碎了沿布祖拉河反攻的波蘭軍隊。在兩個裝甲師的雙重包圍下，波軍的抵抗很快崩潰。

1940年5月，第1裝甲師被編入古德里安的第19軍，通過阿登森林攻入法國。

5月16日，該師在色當取得了決定性的突破，德國坦克迅速向英吉利海峽沿岸逼近。但在距離敦刻爾克25公里處遭到英國軍隊的頑強抵抗，隨後希特勒下令停止進攻。第1裝甲師之後又被編入第39軍，沿埃納河方向向南推進。6月12日，該師率先突破法軍防線攻入貝爾福特。6月22日，法國宣佈停戰。 10月1日，德國國防軍擴編裝甲師部隊，第1裝甲師下轄第2裝甲團被抽調出來作爲新成立的第16裝甲師的骨幹。作爲補償，第113裝甲擲彈兵團被編入該師。

1941年6月，德國入侵蘇聯，第1裝甲師作爲北方集團軍羣第41裝甲軍的一部分向北推進，通過愛沙尼亞。至7月14日，已經到達距列寧格勒僅有110公里的盧加河一線。因爲推進速度太快，北方集團軍的側翼戰線被拉得過長，部隊被迫在原地待命三週。隨着德軍切斷拉多加湖與列寧格勒的聯繫，列寧格勒市被包圍，第1裝甲師作爲主攻部隊於9月8日向這座紅色革命中心發起猛烈攻勢，起初取得了不錯的進展，但到了9月18日，蘇軍遏制住了德軍的進攻。10月2日，第1裝甲師奉命調往中央集團軍羣3裝甲集羣參加“颱風行動”。他們是推進到距莫斯科最近的部隊，11月末的時候，該師距離蘇聯的首都僅有50公里。在接下來的兩個月裏，第1裝甲師主要在莫斯科西北方向防禦蘇軍的的冬季攻勢。

1942年1月和2月，該師撤退至莫斯科以西150公里處的勒熱夫-維亞濟馬地區繼續與蘇軍激戰，戰鬥一直持續到1942年年底。1943年1月，該師撤回到法國進行修整。

1943年6月-10月，第1裝甲師被部署到巴爾幹地區，主要負責在希臘沿海防禦盟軍所謂“肉餡行動”。11月，該師返回東線戰場，參加了德軍在烏克蘭地域的防禦作戰，並在日托米爾反擊戰中表現的非常出彩。

1944年1月-2月，第1裝甲師在第3裝甲集團軍編內參加了解救科爾鬆-切爾卡瑟包圍圈的行動。1944年4月，又作爲瓦倫丁.胡貝大將指揮的第1裝甲集團軍的一部分，被蘇軍圍困在卡緬涅茨波多利斯基的包圍圈裏，後成功突圍。

1944年9月第1裝甲師撤退至喀爾巴阡山脈，和其他德國部隊一樣徒勞的抵抗着蘇軍的推進。10月，該師撤入匈牙利境內，並在1945年1月參加解救布達佩斯的“康拉德”行動，並以失敗告終。 第1裝甲師最後退入奧地利的阿爾卑斯山區，在那裏他們向美軍投降。