Сначала 1-я танковая дивизия была оснащена лишь спешно произведенными и совершенно устаревшими Pz-I, не имевшими пушечного вооружения — только башенные пулеметы. Весной 1936 года начали поступать танки Pz-IVA, а зимой того же года и Pz-III — рабочие лошадки немецких танковых дивизий 1941–1942 гг. Но даже и после этого в некоторых батальонах дивизии вплоть до 1941 года использовались устаревшие Pz-II.
Начиная с 1936 г. все танковые полки дивизии ежегодно должны были поставлять две-четыре роты для формирования новых танковых полков. На их основе были сформированы 7-й, 8-й, 15-й, 35-й и 36-й танковые полки.
1-я танковая дивизия участвовала в оккупации Австрии (1938 год), Судетской области (1938 год) и Праги (1939 год). Первый бой дивизия приняла в ходе Польской кампании (1939 год), форсировав реку Лисварта и пройдя от границы до пригородов Варшавы всего за восемь дней. Она занимала и расширяла плацдарм на восточном берегу Вислы вплоть до 15 сентября, когда дивизия была переброшена в район Бзуры, где получила приказ поддерживать 18-ю пехотную дивизию. После капитуляции Польши дивизия вернулась в места постоянной дислокации, а затем, в конце ноября, была направлена в район Дортмунда на западе Германии. В марте дивизию перебросили в южную часть Эйфеля, а в мае 1940 года она нанесла удар через Люксембург и Южную Бельгию. Дивизия принимала участие в решающей битве под Седаном, входила в состав «танкового клина», расколовшего Францию, и поучаствовала в начальной фазе сражения за Дюнкерк, после чего, развернувшись на юг, она помогла добить обреченную Французскую Республику. Начав наступление 10 июня, 1-я танковая дивизия быстро прорвала «линию Вейгана», несмотря на отчаянное сражение с французскими танками, в котором обе стороны понесли большие потери. Она быстро форсировала Эну и Марну, вышла в тыл «линии Мажино», заняла Безансон, 17 июня вышла к швейцарской границе, а на следующий день взяла штурмом Бельфор. За всю Западную кампанию 1940 года дивизия потеряла убитыми всего 495 человек. После капитуляции Франции, произошедшей 25 июня, 1-я танковая дивизия оставалась во Франции (на полигонах в долине Луары) до сентября, когда она была направлена на переформирование в Восточную Пруссию, в район Цинтен — Зенсбург — Алленштайн. 2-й танковый полк был переведен в новую 16-ю танковую дивизию. Три роты 1-го танкового полка стали ядром 18-й танковой дивизии. Штаб 1-й танковой бригады был расформирован, а в состав 1-й танковой дивизии вошел вновь сформированный 113-й моторизованный полк. При этом 1-я танковая дивизия поглотила III батальон 69-го моторизованного полка (ставший III батальоном 1-го моторизованного полка) и II дивизион 56-го моторизованного артиллерийского полка (тяжелая артиллерия), ставший III дивизионом 73-го танкового артиллерийского полка. Кроме того, в состав дивизии вошла 702-я отдельная моторизованная тяжелая гаубичная батарея, которая была придана моторизованной бригаде. Тем временем танковые части были в основном перевооружены современными танками Pz-III. Кроме того, самое современное вооружение получили противотанковый дивизион и разведывательный батальон. К концу года в дивизии было 155 танков, в том числе 85 Pz-III и 30 Pz-IV.