Dans le cadre des plans de Hitler à doubler le nombre de Panzerdivisions, la 19e division d'infanterie et un certain nombre d'autres unités ont été canibalisées pour les hommes et le matériel, puis restructurées dans la 20e Panzerdivision, créée le , à Erfurt, en Allemagne. Sa ville de garnision est Gotha, et elle est composée principalement d'hessiens. Elle s'est battue exclusivement contre les forces soviétiques, entre juin 1941 et mai 1945.
À la veille de l'opération Barbarossa, la 20e Panzerdivision avait une force totale de 229 blindés :
La première action de la division a été de participer au sein de la 3e Panzergruppe aux premiers combats de l'opération Barbarossa dans le secteur centre et est resté à l'avant dans une série d'attaques sur Minsk et Smolensk. Transférée dans le 4e Panzergruppe, elle participe à l'opération Typhon et l'attaque manquée sur Moscou. De là, elle est restée sur le front central jusqu'en juillet 1943. Rattachée à la 9e armée de Walter Model lors de la bataille de Koursk, elle subit de lourdes pertes. Les hommes de la 20e Panzerdivision ont participé aux nettoyages des mines antichars, dans la nuit du 4 au , avant de faire partie de la première vague d'assaut le matin suivant. Le reste de 1943 a été consacré à une longue retraite entre Orel, Gomel, Orcha et Vitebsk.
Au début de 1944, avec l'ensemble des forces de l'Est, la 20e Panzerdivision passe un hiver rude dans des combats défensifs à Polotsk, Vitebsk et Bobruisk. En mai de la même année, elle est envoyée sur le secteur sud du front, afin de participer à des opérations à l'intérieur de la zone autour de Cholm. Après avoir subi de lourdes pertes pendant l'opération soviétique Bagration, la division est reconstituée en Roumanie en août 1944. En octobre, elle est envoyée en Prusse orientale, puis en Hongrie en décembre. Finalement, elle bat en retraite sur Breslau, Schweinitz, Neisse, et Görlitz (bataille de Bautzen) avant de se rendre aux troupes soviétiques en mai 1945.
(fr + en) François de Lannoy et Josef Charita, Panzertruppen : les troupes blindées allemandes, Bayeux, Heimdal, , 272 p. (ISBN978-2-840-48151-5, OCLC1015457546)
Jorge Rosado et Chris Bishop (trad. de l'anglais par Christian Muguet), Les divisions blindées de la Wehrmacht : le guide d'identification des blindés : 1939-45 [« Essential tank identification guide »], Paris, Éd. de Lodi, , 192 p. (ISBN978-2-846-90287-8)
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