С 22 июня 1941 года дивизия (в составе 47-го моторизованного корпуса 2-й танковой группы (командующий группы Гейнц Гудериан), группа армий «Центр») наступала через Белоруссию, затем Смоленск, в направлении на Москву. Участвовала в одном из крупнейших танковых сражений в районе Сенно, где и отличилась, захватив город и уничтожив за 1 день, 9 июля 1941 года около 100 устаревших советских танков Т-26 и БТ.
Между тем выяснилось, что 17-я танковая дивизия южнее Орши натолкнулась на столь сильного противника, что оказалось нецелесообразным продолжать наступление дальше на восточном берегу с небольшого, только что захваченного предмостного укрепления.
В 1944 году — бои на западной Украине, с осени 1944 — бои в южной Польше.
В 1945 году — дивизия отступила в Силезию, затем в Чехию. 10 мая 1945 года остатки дивизии взяты в советский плен.
Состав дивизии
В 1941 году:
39-й танковый полк
17-я стрелковая бригада
40-й стрелковый полк
63-й стрелковый полк
17-й мотоциклетный батальон
27-й разведывательный батальон
27-й артиллерийский полк
27-й противотанковый артиллерийский дивизион
27-й сапёрный батальон
В 1943 году:
39-й танковый полк
40-й моторизованный полк
63-й моторизованный полк
27-й артиллерийский полк
17-й разведывательный батальон
27-й противотанковый артиллерийский дивизион
297 зенитный артиллерийский дивизион
27-й сапёрный батальон
27-й батальон связи
17-й полевой запасной батальон
Вооружение
На 22 июня 1941 года в штате числилось 202 танка (основу тогдашнего танкового парка вермахта составлял вооружённый 37-мм пушкой средний Pz.III), в начале июля в боях на Оршанском направлении действовало около 180 машин. Летом 1942 года пополнилась 50 Pz.III и его более мощным собратом Pz.IV. В октябре 1942-го в строю осталось всего 30 танков, а после окончания боев под Сталинградом, в феврале 1943-го только 6. В июле 1943 года, во время боев под Курском (непосредственно в этом сражении дивизия не участвовала, находясь в резерве 24-го танкового корпуса) насчитывалось 4 Pz.II, 29 Pz.III, 32 Pz.IV и 2 трофейных советских Т-34. В ноябре 1944 года была пополнена 80 Pz.IV и Pz.V («Пантера»).
Командиры дивизии
С 1 ноября 1940 — генерал-лейтенант Ханс-Юрген фон Арним (тяжело ранен 27 июня 1941)
Stoves, Rolf. Die gepanzerten und motorisierten deutschen Großverbände 1935—1945: Divisionen und selbstständige Brigaden. — Dörfler, 2003. — ISBN 978-3-89555-102-4.