В 1944 году дивизия частично получила пополнения и новые танки. Вернувшись на фронт, она участвовала в попытке деблокады немецких войск под Черкассами и в отступлениях к Бугу и Днестру. Она понесла большие потери в сентябре 1944 года, когда Румыния откололась от Оси и дивизия внезапно оказалась отрезанной в тылу противника. В дивизии оставалось всего 40 танков, и почти все они были потеряны в ходе прорыва. Отдельным подразделениям 13-й танковой дивизии удалось добраться до немецких позиций. Другие остатки дивизии (включая ту ее часть, которой командовал генерал Трегер) отошли в Болгарию, где были интернированы и переданы советским войскам. В октябре дивизия была отведена с фронта на переформирование и получила вновь сформированную 110-ю танковую бригаду, состоявшую из 2110-го танкового батальона (четыре роты «пантер»), 2110-го моторизованного батальона (пять рот мотопехоты на полугусеничных бронетранспортерах), 2110-й саперной роты и различных подразделений обеспечения. Одновременно дивизия была переименована в 13-ю танковую дивизию «Фельдхернхалле».
Несмотря на то что ее численность все еще оставалась намного меньше штатной, дивизия в ноябре была снова брошена в бой на южном участке Восточного фронта (на этот раз — в Венгрии). По состоянию на декабрь 1944 года в 13-й танковой дивизии было всего 3000 человек и около 20 Pz-IV и «пантер». Большая часть дивизии в декабре была окружена в Будапеште и уничтожена в ходе штурма города и последовавшей в феврале неудачной попытки прорыва. Остатки дивизии (около 300–500 человек), которым удалось ускользнуть, были переформированы под командованием подполковника резерва Вильгельма Шенинга и, став боевой группой «Шенинг», составили ядро танковой дивизии «Фельдхернхалле 2», сформированной 24 февраля 1945 года. Эту дивизию также иногда именовали 13-й танковой, хотя она и была совершенно отдельной дивизией (см. главу «Танковая дивизия „Фельдхернхалле 2“».
13-й пехотной (танковой) дивизией командовали: генерал-майор (генерал-лейтенант) Пауль Отто (принял командование 1 октября 1934 года), генерал-лейтенант Мориц фон Фабер ду Фаур (21 августа 1939 года), Отто (вернулся 7 сентября 1939 года), генерал-лейтенант Фридрих-Вильгельм фон Роткирх унд Пантен (1 ноября 1939 года), генерал-майор Вальтер Дюверт (14 июня 1941 года), полковник (генерал-майор) Трауготт Герр (29 ноября 1941 года), полковник Вальтер Кюн (исполняющий обязанности, 1 октября 1942 года), генерал-майор (генерал-лейтенант) Гельмут фон дер Шеваллери (1 ноября 1942 года), полковник Вильгельм Кризолли (1 декабря 1942 года), вновь Шеваллери (15 мая 1943 года), полковник (генерал-майор) Эдуард Хаузер (1 сентября 1943 года), полковник (генерал-майор) Ганс Микош (23 декабря 1943 года), полковник Фридрих фон Хаке (18 мая 1944 года), генерал-лейтенант Ганс Трегер (25 мая 1944 года), полковник (генерал-майор) Герхард Шмидхубер (9 сентября 1944 года) и подполковник резерва Вильгельм Шенинг (12 февраля 1945 года).