22 июня 1941 года начался «Поход на восток» и 20-я танковая дивизия перешла советскую границу. Она участвовала в окружении советских войск под Минском, 10 июля вступила в Витебск, вела бои под Смоленском и Вязьмой. Однако в большинстве этих сражений Кариус не участвовал. 1 августа ему было присвоено унтер-офицерское звание, а спустя три дня он получил приказ отбыть в 25-й запасной танковый батальон в Эрланген, откуда, в свою очередь, был направлен в Вюнсдорф на офицерские курсы. По их окончании он поначалу не получил офицерского звания. 1 февраля 1942 года после присвоения звания фельдфебель, Кариус был назначен командиром взвода 10-й роты 21-го танкового полка. Лишь 1 октября 1942 года ему было присвоено звание лейтенанта и вверено командование 1-й ротой.
Отто Кариус после награждения Дубовыми листьями к Рыцарскому кресту. 1944 год
Все это время дивизия входила в состав группы армий «Центр», последовательно находясь в подчинении 4-й танковой, 3-й танковой и 9-й полевой армий. В августе 1942 года дивизию перебросили южнее, в район Орла, где она вошла в состав 2-й танковой армии. В ноябре 1942 года дивизия была вновь переброшена севернее в район Белев — Козельск — Сухиничи, где и находилась вплоть до февраля 1943 года.
Впрочем, уже в январе 1943 года Отто Кариус навсегда покинул свою дивизию. Надо сказать, что в воспоминаниях Кариуса периоду с июня 1941 по январь 1943 года отведено очень мало места. Нет ни одного упоминания и о подбитых им советских танках, что и немудрено, так как сделать это на Pz.38(t) было довольно трудно. Правда, Кариус не сообщает, осваивал ли он другие типы танков, имевшихся в 20-й танковой дивизии. На начало июля 1942 года, например, в этом соединении имелось 8 Pz.II, 39 Pz.38(t), 20 Pz.III и 13 Pz.IV. Судя по всему, вплоть до 1943 года результативность Кариуса была нулевая. Помимо всего прочего (слабая техника, командирские обязанности и т. д.) объяснить это можно и тем, что 20-я танковая дивизия весь 1942 год находилась на второстепенном участке Восточного фронта. В летнем наступлении она не участвовала, в боях под Ржевом — тоже. В течение 1942 года дивизия действовала в ослабленном составе: 1-й и 2-й батальоны 21-го танкового полка были расформированы еще в начале года, 112-й стрелковый полк также лишился одного батальона, наконец, из дивизии был изъят и 92-й разведывательный батальон. Однако, вернемся к Кариусу.
Итак, в феврале 1943 года он прибыл в 500-й запасной танковый батальон, где началась подготовка танкистов для танков нового типа — «тигров». В мае 1943 года Кариус был назначен командиром взвода во 2-й роте 502-го тяжелого танкового батальона, с которой убыл на Восточный фронт. К этому времени там уже полгода находилась 1-я рота, действовавшая в полосе 18-й полевой армии под Ленинградом. 22 июля 1943 года с прибытием 2-й и 3-й рот боевой состав батальона был наконец-то дополнен до полного штата. Как раз в этот день началась Мгинская наступательная операция советских войск или, как ее называли немцы, третья битва на Ладоге. В течение двух месяцев «тигры» 502-го батальона, придававшиеся мелкими группами различным пехотным дивизиям вели оборонительные бои в этом районе.
В октябре — ноябре 502-й батальон действовал под Невелем, куда был переброшен по железной дороге. В начале октября, после освобождения города советскими войсками в этом районе сложилась угрожающая для немецких войск ситуация. Немецкая оборона, созданная в треугольнике Новосокольники — Великие Луки — Невель, была сокрушена. Рокадная железная дорога Дно — Новосокольники — Невель, связывавшая группы армий «Север» и «Центр», была перерезана, между этими группами армий образовался разрыв протяженностью более 20 км. По оценке К. Типпельскирха «Эта брешь превратилась в кровоточащую рану на стыке обеих групп армий». Надеясь локализовать прорыв и не допустить дальнейшего продвижения частей Красной Армии, немецкое командование начало перебрасывать в этот район войска с других участков фронта. В их числе оказался и 502-й тяжелый танковый батальон. Лесисто-болотистая местность с большим количеством озер ограничивала маневр крупных танковых частей и соединений и диктовала их использование мелкими подразделениями, а в случае с «тиграми» даже отдельными танками.