25 октября 1939 года 1-я кавалерийская бригада была вновь собрана воедино, переформирована и развернута в 1-ю кавалерийскую дивизию. Первоначально она состояла из 21-го и 22-го кавалерийских полков (по два эскадрона в каждом), в состав каждого из которых вошли по шесть разведывательных батальонов, 2-го кавалерийского артиллерийского дивизиона (три батареи) и различных частей дивизионного подчинения. Однако 14 февраля 1940 года штат дивизии был увеличен, и в нее вошли 1-й и 2-й кавалерийские полки (по два эскадрона в каждом). Одновременно 22-й полк потерял штабы эскадронов и стал непосредственно командовать пятью кавалерийскими эскадронами. Также дивизия получила штаб 2-й (впоследствии — 1-й) кавалерийской бригады, 1-й велосипедный батальон, 1-й кавалерийский артиллерийский полк (три дивизиона), 86-й кавалерийский батальон связи и другие части дивизионного уровня, носившие номер 40.
К концу 1939 года новая кавалерийская дивизия занимала позиции в нижнем течении Рейна, напротив Нидерландов. 10 мая 1940 года она пересекла границу и заняла большую часть Северных и Восточных Нидерландов, где болотистая почва не позволяла использовать моторизованные войска. Кроме того, этот район не считался стратегически важным, вследствие чего он не входил в состав «крепости Голландия» и был слабо защищен. После капитуляции голландцев 1-я кавалерийская дивизия была направлена на юг, где она присоединилась к 4-й армии и приняла участие в преследовании разгромленной французской армии. В июле дивизия дислоцировалась на побережье Ла-Манша, в августе — на побережье Атлантики, а в сентябре была направлена в Генерал-губернаторство (бывшую территорию Польши). На территорию Советского Союза дивизия вступила 22 июня 1941 года. Как и в Польше, в Нидерландах и во Франции, 1-я кавалерийская дивизия в 1941 году неплохо показала себя на Восточном фронте, сражаясь на днепровских переправах и под Смоленском и прикрывая южный фланг 2-й танковой группы Гудериана от атак советских войск со стороны Пинских болот. Зимой 1941 года она была отозвана в Штаблак (Восточная Пруссия) и переформирована в танковую. Знамя 1-й кавалерийской дивизии было упразднено 28 ноября 1941 года, и это событие считалось историческим. Однако новая дивизия сохранила неофициальное прозвище старой — «Скачущий всадник».
Ко времени прибытия на полигон Ордруф (IX военный округ) в состав дивизии входили: 24-й танковый полк (I и II батальоны — соответственно, бывшие 2-й и 21-й кавалерийские полки), 21-й моторизованный полк (бывший 22-й кавалерийский полк), 4-й мотоциклетный батальон (бывший 1-й велосипедный), 89-й танковый артиллерийский полк (бывший 1-й кавалерийский артиллерийский полк), а также части обеспечения дивизии, в наименовании которых слово «кавалерийский» было заменено словом «танковый». Позднее в том же году дивизия получила 283-й армейский зенитно-артиллерийский дивизион.
Тем временем 24-я танковая дивизия была в апреле направлена в 7-ю армию на юг Франции, но уже в июне она была передана 4-й танковой армии, действовавшей на южном участке Восточного фронта. Она сражалась под Воронежем и участвовала в наступлении через Дон к Волге и на Сталинград. В ноябре 1942 года она была окружена вместе с 6-й армией и уничтожена в январе 1943 года, когда город пал.
Новая 24-я танковая дивизия была сформирована в Нормандии в марте — апреле 1943 года под началом штаба 15-й армии. В ее состав вошли 891-й моторизованный полк (из IX военного округа) и 127-й танковый батальон связи из расформированной 27-й танковой дивизии. Новая дивизия состояла из 24-го танкового полка (три батальона), 21-го и 26-го моторизованных полков (по два батальона в каждом), 89-го танкового артиллерийского полка (три дивизиона), 24-го танкового разведывательного батальона, 86-го батальона связи, 40-го дивизиона истребителей танков, 40-го танкового саперного полка и 89-го полевого запасного батальона. В августе дивизия была передислоцирована на север Италии, а с приближением зимы была переброшена на Восточный фронт. В ноябре она сражалась под Никополем и Киевом, где понесла большие потери. К декабрю потери II батальона 24-го танкового полка были так велики, что его пришлось расформировать (III батальон 24-й танковой дивизии был переименован во II батальон). В феврале 1944 года 24-я танковая дивизия участвовала в операции по деблокированию войск, окруженных под Черкассами, за которую она получила официальную благодарность. Той же весной дивизия вновь понесла большие потери при отступлении от излучины Днепра.