Позднее дивизия вела бои при отступлении за Дон и Донец, под Изюмом и под Харьковом. Особенно тяжелые потери дивизия понесла во время операции «Цитадель» — последнего наступления Гитлера на Восточном фронте. К концу сражения в строю осталось 15 танков, а личного состава хватало не более чем на три батальона. После Курска 7-я танковая дивизия стала боевой группой. Тем не менее она хорошо сражалась под Белгородом, Киевом и Житомиром, дважды удостоившись благодарности от командования. Потери немецких войск были велики. Так, например, I батальон 7-го моторизованного полка за период с 1 января по 31 октября 1943 года потерял 2144 человека, что более чем втрое превышает его первоначальную численность.
В ноябре дивизия понесла огромные потери при отступлении от Киева и сражалась в районе Тарнополя (Тернополя) до марта 1944 года, когда она была разбита и 1-я танковая армия попала в окружение. Остатки дивизии вырвались, но ни один из ее «тигров» не пережил этого сражения. 21 апреля 1944 года некогда могучая 7-я танковая дивизия насчитывала 1872 боеспособных солдата и офицера, 9 орудий, 11 противотанковых пушек и девять танков (из которых один был трофейным Т-34). «Усохшая» до размеров боевой группы (таким термином немцы обозначали сильно потрепанные дивизии, по боевой мощи примерно равные полку), 7-я танковая продолжала вести бои и противостояла советскому летнему наступлению 1944 года, сражаясь под Минском и Лидой. Избежав катастрофы, в августе 1944 года дивизия вновь удостоилась благодарности командования за действия в боях под Расейняем в Литве. Часть 7-й танковой дивизии была отрезана 10 октября в Мемеле (Клайпеде), но 22 октября была эвакуирована по морю в Пилау. Вновь собравшись на полигоне Арис в Восточной Пруссии, 7-я танковая дивизия приняла участие в сражении под Эльбигом, а затем вела упорные бои во время советского зимнего наступления 1944/45 года на Висле. В начале 1945 года «дивизия-призрак» попала в ловушку и была прижата к морю в районе Данцига (Гданьска) и Готенхафена (Гдыни). Несмотря на то что флот сумел эвакуировать ее по морю в Свинемюнде, всю технику и танки пришлось оставить. Тем не менее в апреле 1945 года 7-я танковая дивизия приняла участие в боях за Берлин. Большинству личного состава дивизии удалось добраться до позиций Союзников и 3 мая сдаться в плен британским войскам под Шверином.
2-й легкой и 7-й танковой дивизией командовали: генерал-лейтенант Георг Штумме (принял командование 1 октября 1938 года), Эрвин Роммель (2 февраля 1940 года), генерал-майор (генерал-лейтенант) барон Ганс фон Функ (7 февраля 1941 года), полковник Вольфганг Глеземер (16 августа 1943 года), генерал-майор барон Хассо фон Мантойфель (23 августа 1943 года), генерал-майор Адальберт Шульц (16 января 1944 года), полковник (генерал-майор, генерал-лейтенант) доктор Карл Маусс (30 января 1944 года), полковник Герхард Шмидхубер (исполняющий обязанности, 2 мая 1944 года), Маусс (вернулся в июне 1944 года), полковник Гельмут Медер (исполняющий обязанности, 1 октября 1944 года), Маусс (ноябрь 1944 года), полковник Макс Лемке (исполняющий обязанности, 4 января 1945 года), Маусс (23 января 1945 года) и полковник Ганс Христерн (23 марта 1945 года).