7-я танковая дивизия была официально сформирована на базе 2-й легкой дивизии в Гере 18 октября 1939 года. К 1 ноября дивизия получила только что сформированные штаб 25-го танкового полка вместе с I и II батальонами. 66-й танковый батальон влился в состав полка, став его III батальоном. Одновременно был расформирован штаб 7-го разведывательного полка, его I батальон стал 7-м мотоциклетным, а II батальон — 7-м разведывательным. 6-й и 7-й механизированные кавалерийские полки были переименованы в моторизованные в марте 1940 года. Оба полка были подчинены только что сформированному штабу 7-й моторизованной бригады.
Несмотря на некоторые улучшения, в 1940 году 7-я танковая дивизия по-прежнему была плохо оснащена танками. На 12 апреля 1940 года в ней было всего три танковых батальона вместо стандартных четырех. Более того, в составе 25-го танкового полка не было ни одного Pz-III — лучшего немецкого танка вплоть до 1943 года. Она располагала 72 устаревшими Pz-II, 37 практически бесполезными Pz-I и 23 Pz-IV, вооруженными короткоствольными 75-мм пушками, что существенно ограничивало их эффективность. Основным боевым танком дивизии был Pz-38(t) — танк завода «Шкода», произведенный в Чехословакии до ее оккупации Гитлером в 1938 году. Еще дивизия получила нового командира. Им стал генерал-майор Эрвин Роммель, прославившийся вскоре как «Лис пустыни».
Во время вторжения во Францию и Бельгию 7-я танковая дивизия находилась в самой гуще боев и понесла самые большие потери среди немецких дивизий на Западе в 1940 году, потеряв 2610 человек (682 убитыми, 1643 ранеными и 285 пленными или пропавшими без вести). Также она потеряла 42 танка, из которых 16 были немецкого производства. Однако дивизия и проявила себя в этой кампании лучше любой другой немецкой дивизии. Она успешно с боем форсировала Мез, пробила себе путь через Бельгию и Францию, разгромив и уничтожив французскую 1-ю танковую дивизию, захватив более 10 тысяч пленных и уничтожив более 100 французских танков, 30 бронемашин и 27 полевых орудий за 48 часов ценой потери 35 человек убитыми и 59 ранеными. Вместе с моторизованной дивизией СС «Тотенкопф» она участвовала в отражении крупного контрудара Союзников под Аррасом, разгромила французскую 31-ю моторизованную дивизию, отрезала пути к отступлению крупным силам французской и британской армий под Шербуром и захватила еще 30 тысяч пленных, включая пятерых адмиралов. Всего «дивизия-призрак» захватила 97 468 пленных, сбила 52 самолета, еще 15 уничтожила на земле, а еще 12 достались ей в качестве трофея. Она взяла в плен командующего французским Атлантическим флотом, большую часть 51-й шотландской дивизии (включая ее командира) и около 20 других генералов. Дивизия захватила или уничтожила 277 полевых орудий, 64 противотанковых орудия, 458 танков и бронемашин, 4–5 тысяч грузовиков, 1,5–2 тысячи легковых автомашин, более 300 автобусов и много другой техники.