В августе 1942 года дивизия в составе войск 5-й армии Западного фронта участвовала в Ржевско-Сычевской наступательной операции. В марте 1943 года была передана в 31-ю армию этого же фронта и принимала участие в ликвидации Ржевско-Вяземского плацдарма немецко-фашистских войск. В начале мая выведена в резерв Ставки ВГК и включена в 5-ю гвардейскую армию Степного военного округа (с 9 июля – Степной фронт).
В составе этой армии, переданной в Воронежский фронт, участвовала в Курской битве. В Белгородско-Харьковской наступательной операции дивизия прошла с боями свыше 100 км, освободив большое количество населенных пунктов и нанеся значительные потери частям 4-й танковой армии противника.
С начала сентября 1943 года и до конца марта 1945 года с небольшими перерывами вела боевые действия в составе 40-й армии Воронежского (с 20 октября 1943 года 4-го Украинского), с 24 февраля 1944 года 2-го Украинского фронтов. В ходе освобождения Левобережной Украины особенно успешно действовала в боях за г. Прилуки (18 сентября), за что была удостоена почетного наименования «Прилукская» (19 сентября 1943 года).
22 сентября части дивизии вышли к Днепру, с ходу форсировали реку и захватили плацдарм в районе Юшки, Гребени (северо-западнее Великого Букрина).
В ноябре 1943 года – январе 1944 года дивизия участвовала в Киевской наступательной, Киевской оборонительной и Житомирско-Бердичевской наступательной операциях, в ходе которых нанесла противнику значительные потери.
Высокое боевое мастерство, мужество и доблесть показали воины дивизии в Уманско-Ботошанской наступательной операции 1944 года. За образцовое выполнение заданий командования, способствовавших освобождению другими соединениями фронта города Умань, и отличие в боях при форсировании р. Прут дивизия была награждена орденом Богдана Хмельницкого II степени (19 марта 1944 года) и орденом Ленина (24 апреля 1944 года).
В Ясско-Кишиневской и Дебреценской наступательных операциях 1944 года дивизия прошла с боями свыше 600 км и, во взаимодействии с другими соединениями и частями армии, овладела городами Пятра (Пьятра-Нямц), Топлица, Бистрица и другими населенными пунктами.
В конце октября 1944 года – первой половине февраля 1945 года участвовала в Будапештской, с 25 марта – в Братиславско-Брновской наступательной операциях. В ходе боев в Западных Карпатах, во взаимодействии с 232-й стрелковой дивизией и 54-м укрепленным районом, освободила чехословацкий город Банска-Бистрица (25 марта).
С 13 апреля и до конца войны вела боевые действия в составе войск 53-й армии 2-го Украинского фронта.