К концу года почти все машины в дивизии были потеряны или брошены, и дивизии пришлось реквизировать более 1000 русских телег. Солдаты теперь именовали свою дивизию не иначе как «6-я пешая танковая», а 11-й танковый полк был сведен в батальон и сражался в пешем строю. Тем не менее дивизия оставалась на фронте и успешно обороняла важнейшее шоссе Ржев — Вязьма, служившее магистралью снабжения для немецкой 9-й армии, несмотря на постоянные атаки численно превосходящих сил противника. К концу января 1942 года в 6-й танковой дивизии осталось всего 1000 боеспособных солдат и три орудия. Пополнившись за счет солдат, отбившихся от своих частей, остатков других перемолотых дивизий и солдат расформированных тыловых частей, 6-я танковая дивизия под прикрытием густого снегопада начала «ползучее наступление» и медленно оттеснила советские войска на 15–25 км от шоссе, заняв при этом более 80 деревень.
В марте 1942 года начал сходить снег, и в апреле 6-я танковая дивизия была отведена в Северо-Западную Францию, которая казалась уцелевшим настоящим раем. К тому же каждый из уцелевших солдат и офицеров дивизии получил отпуск. Кроме того, дивизия получила несколько тысяч человек пополнения и была практически воссоздана заново. 11-й танковый полк был сокращен до двух батальонов, но зато они были оснащены 160 отличными танками Pz-III с длинноствольными 50-мм орудиями. В это же время 65-й танковый батальон был расформирован (уцелевшие солдаты и офицеры были переведены в 11-й танковый полк), а штаб 6-й моторизованной бригады — упразднен. Дивизия также приняла в свои ряды остатки 22-й танковой дивизии и была переформирована. Теперь в ее состав входили 4-й и 114-й моторизованные полки (по два батальона в каждом), 11-й танковый полк (два батальона) и 76-й танковый артиллерийский полк (три дивизиона). Одновременно дивизия получила 298-й армейский зенитно-артиллерийский дивизион и 41-й дивизион истребителей танков, тогда как 6-й мотоциклетный батальон и 57-й разведывательный батальон были объединены, сформировав 6-й танковый разведывательный батальон, оснащенный разведывательными бронемашинами и полугусеничными бронетранспортерами. 76-й танковый артиллерийский полк сохранил свои три дивизиона (два из них имели на вооружении по 12 гаубиц калибра 105 мм, а один — 12 гаубиц калибра 150 мм). Все его орудия были буксируемыми. Самоходные орудия полк получил только следующей весной.
После высадки англо-американских войск во Французской Северной Африке 6-я танковая дивизия была направлена на юг Франции. Однако в это время южный участок Восточного фронта рухнул, и немецкая 6-я армия попала в окружение под Сталинградом. К огромной досаде личного состава 6-й танковой дивизии, ее эшелоны вместо юга Франции отправились на Восточный фронт, где дивизия была поставлена на острие удара, который должен был прорвать кольцо окружения. В боях под Котельниковом дивизия уничтожила советскую смешанную танково-кавалерийскую бригаду, в одном из полков которой использовались верблюды. Возглавляемая командиром 11-го танкового полка полковником Вальтером фон Хюнерсдорфом дивизия, несмотря на сильное сопротивление, захватила плацдарм на другом берегу реки Мышкова, но в результате упорных боев была остановлена у Васильевки в 45 км к югу от города. Именно в этот момент Гитлер отказался дать окруженным под Сталинградом войскам приказ на прорыв, и 6-я армия пала жертвой его непреклонности. Под тяжелыми ударами и угрозой окружения 6-я танковая дивизия 23 декабря была вынуждена отступить. К этому времени она потеряла уже более половины своих танков.