К концу июля в дивизии на ходу оставалось всего 12 машин (21 июня их было 212).
18-я танковая дивизия встретила зимнее наступление советских войск 1941/42 года вблизи советской столицы, хорошо проявив себя в боях, но потеряв при этом значительную часть личного состава. В январе 1942 года она нанесла контрудар, увенчавшийся частичным успехом. Несмотря на подавляющее численное превосходство противника, дивизия прорвала его оборону и помогла выйти из окружения немецкому гарнизону Сухиничей. Затем дивизия отступила к Угре, где ей вновь пришлось отбивать мощные атаки. Она все еще оставалась там, когда наступила весенняя распутица. Тем временем потери к 25 января 1942 года довели численность дивизии до 10 459 человек, из которых лишь 5443 были боеспособны. Непрерывные бои вели к постоянному изменению качества дивизии. К ноябрю 1941 года дивизионный священник писал: «Это уже не старая дивизия. Повсюду новые лица. Когда кто-то о ком-то спрашивает, выбор ответов невелик: убит или ранен». Качество пополнений, когда они поступали, обычно было ниже, чем у тех, кого они призваны были заменить.
15 июня 1942 года из-за больших потерь дивизия была переформирована. Сильно потрепанный 18-й танковый полк был расформирован, а его штаб пошел на формирование штаба 9-го танкового полка (25-я танковая дивизия). I батальон 18-го танкового полка стал 160-м танковым батальоном и был направлен в 60-ю моторизованную дивизию, на базе III батальона был сформирован 103-й танковый батальон 3-й моторизованной дивизии, а II батальон остался в дивизии в качестве 18-го танкового батальона — ее единственной танковой части. В это же время дивизия получила 292-й армейский зенитно-артиллерийский дивизион, но потеряла 88-й танковый разведывательный батальон, который был отправлен в тыл, чтобы стать учебной частью разведывательных и кавалерийских войск. Новый 88-й танковый разведывательный батальон был сформирован из 18-го мотоциклетного батальона 29 апреля 1943 года. Штатная численность дивизии уменьшилась с более чем 17 тысяч до примерно 14 тысяч человек. Однако это сокращение было чисто теоретическим: фактически боевая численность дивизии составляла не больше 7000 человек.
Летом 1942 года 18-я танковая дивизия была направлена на южный участок Восточного фронта, где она приняла участие в начальной стадии наступления на Сталинград, но вскоре была передана обратно в состав группы армий «Центр», где ей пришлось принимать участие в оборонительных боях под Орлом 1942–1943 гг. Весной она приняла участие в ряде противопартизанских операций, а в июле сражалась под Курском. В ходе этого наступления 18-я танковая дивизия была практически уничтожена. 11 июля ее боевая численность составляла 5432 человека, но за следующие десять дней она потеряла 4028 человек. Командир дивизии генерал-майор Вильгельм фон Шляйбен усиливал боевые части единственным доступным ему способом: расформировывал части снабжения, большинство из которых уже в любом случае были бесполезны. Резервная армия также направила в 18-ю танковую дивизию пополнения, но в основном это были плохо обученные новобранцы старших возрастов, с появлением которых качество дивизии лишь еще более ухудшилось.
К середине сентября в составе 18-й танковой дивизии осталось всего четыре моторизованных батальона численностью около 130 человек (меньше довоенной роты) в каждом. Участились случаи дезертирства, которое до 1943 года было делом практически неслыханным. К осени 1943 года 18-я танковая дивизия вела бои под Киевом. Затем она участвовала в отступлении к Днепру и понесла большие потери в контрударах на брянском, оршанском и витебском направлениях, в результате чего 29 сентября 1943 года ее пришлось расформировать. Способствовал принятию этого решения и низкий боевой дух дивизии. Большая часть остатков дивизии вошла в состав 18-й артиллерийской дивизии, включая штаб дивизии, разведывательный батальон, батальон связи и противотанковый дивизион. 18-й танковый батальон стал 504-м танковым батальоном, частью резерва Генерального штаба под оперативным управлением группы армий «Центр». Большая часть личного состава 101-го моторизованного полка была переведена в 14-ю моторизованную дивизию.