Дивизия была выгружена на ст. Валдай, где вошла в состав 29-й армииРГК, которая входила в группу резервных армий и создавалась для прикрытия направление на Бологое, Валдай[1].
В документах дивизии до конца июля ещё именуется как 69 мд[1].
С 18 июля совершает 200 км марш в направлении города Белый[1].
С конца июля 1941 года 107-я танковая дивизия ведёт практически непрерывные бои на р. Вотря[1].
К концу июля 1941 года 107-й танковой дивизии удалось захватить плацдарм на Вотре и выйти к д. Секачи[1].
Дальнейшее продвижение 107-й танковой дивизии было остановлено[1].
Частям 107-й танковой дивизии приходилось отбивать непрерывные контратаки противника. однако и немецкие элитные моторизованные части оказались на долгое время скованы в лесном районе вдали от нормальных дорог и использовались не по прямому назначению — прорыва в глубину обороны, а для оборонительных задач[1].
В очередной раз 107-я танковая дивизия в составе 30-й армии Западного фронта упоминается 16 августа 1941 года.[2]
16 августа боевым распоряжением командующего войсками Западного фронта вносятся поправки в решение на наступление войск 30-й армии, уточняющие окончательную дату наступления и задачи стрелковым и танковой дивизиям, а также порядок ввода в бой второго эшелона армии — 107-й танковой дивизии и 45-й кавалерийской дивизии.
«Ваше решение в основном утверждаю со следующими поправками:
1. Направление развития успеха 251-й сд иметь на Звягино.
2. Танков в резерв не выводить, оставить в дивизиях, учитывая прибытие к утру 18.08 244-й СД в район СИМОНОВО. Эту дивизию, как резерв, вести уступом за правым флангом 251-й сд.
3. 162-й и 251-й сд и 107-й тд должны исходу 17.08 выйти рубеж Неклюдово, Ст. Село, захватив переправы на р. Вотря с задачей — с утра 18.08 пропустить на этом направлении 45 кд и 107 тд для действий согласно поставленной задаче.
4. Артподготовку начать в 9.00 17.08.».
— СБОРНИК БОЕВЫХ ДОКУМЕНТОВ Великой Отечественной войны. ВЫПУСК 41.
С июля 1941 года принимала участие в боевых действиях на Западном фронте. 18 июля нанесла удар в направлении Духовщины против немецкой 7-й танковой дивизии с целью выхода к Смоленску и деблокады окружённых армий. Цели не достигла и была выведена в резерв. Затем вела бои на Западном фронте, занимала оборону на рубеже Осташков, Ельцы, Зубовка, Тишина.
«12 сентября 1941 года меня назначили командующим войсками Западного фронта. Прибыв в штаб фронта, размещавшийся в Касне, я не застал там командующего войсками фронта маршала С. К. Тимошенко. Он, получив назначение главнокомандующим юго-западным направлением, выехал еще до моего прибытия к новому месту службы. В состав Западного фронта в тот период входили 22, 29, 30, 19, 16, 20-я армии, оборонявшиеся на рубеже озеро Пено, Андреаполь, Ломоносово, Ярцево, Новые Яковлевичи. Основные силы фронта — 30, 19, 16 и 20-я армии прикрывали непосредственно московское направление. В первой линии обороны стояло 23 дивизии, в том числе 2 кавалерийские; в армейском и фронтовом резервах было 8 стрелковых, 1 кавалерийская и 2 танковые дивизий, причем 107-я танковая дивизия имела 153 старых танка, 101-я танковая дивизия[3] — 35 танков.»
«По указанию Ставки нам пришлось во второй половине сентября передать две дивизии, дислоцированные в районе Вязьмы. Дивизии поступали в распоряжение Ставки и перебрасывались на юго-западное направление. По этому поводу у меня в 20-х числах сентября состоялся следующий разговор по бодо с маршалом Б.М. Шапошниковым.[...]
Всего в резерв фронта выделено: три стрелковые, две танковые и одна мотострелковая дивизии (134, 64, 152-я стрелковые, 107-я и 101-я танковые и 1-я мотострелковая дивизии).»