Период вхождения в действующую армию: 22 июня 1941 года — 10 августа 1941 года[3].
В составе 24-го механизированного корпусаЮго-Западного фронта обороняла Летичевский УР. 2 августа 1941 остатки 49-й танковой дивизии вместе с корпусом попали в Уманский котёл. В составе ударной группы 12-й армии (часть 24 МК, 211-я воздушно-десантная бригада, 2-я противотанковая бригада, 10-я дивизия войск НКВД) в течение 2-3 августа вела бои на юго-восточном направлении для разрыва кольца окружения и выхода войск 6-й и 12-й армий. После захвата переправы в районе Терновки был создан плацдарм на восточной стороне реки Синюха и началось наступление на Тышковку. Однако, 4 августа немецкими войсками было проведено контрнаступление, в результате которого войска ударной группы были окружены и уничтожены. Командир дивизии К. Ф. Швецов попал в плен.
17 сентября 1941 года 49-я танковая дивизия была расформирована.
Даценко В.В. Зелёная брама: возвращение к легенде. — Кировоград: Имэкс-ЛТД, 2013. — 460 с.
Дриг Е. Ф. Механизированные корпуса РККА в бою. История автобронетанковых войск Красной Армии в 1940—1941 годах. — М.: АСТ, 2005. — 830 с. — (Неизвестные войны). — 5000 экз. — ISBN 5-170-24760-5.
Ковальский М. И. По следам погибших армий. — Кировоград: Центрально-Украинское издательство, 2014. — 346 с.
Коллектив авторов Гл. упр. кадров МО СССР. Командование корпусного и дивизионного звена Советских Вооруженных Сил периода Великой Отечественной войны 1941—1945 гг / подбор и оформ. А. И. Калабин. — М.: Военная Академия им. М. В. Фрунзе, 1964. — 572 с. — (приложение к книге «Военные кадры Советского государства в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.»).
Руководящий политический состав управлений фронтов, флотов, армий, флотилий, корпусов, дивизий, соединений Военно-Морского Флота и танковых бригад периода Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. / подбор и оформ. А. С. Жерздев. — М.: Издание Военной академии имени М. В. Фрунзе, 1968. — С. 786.
II. Танковые дивизии // Перечень № 6: Кавалерийские, танковые, воздушно-десантные дивизии и управления артиллерийских, зенитно-артиллерийских, минометных, авиационных и истребительных дивизий, входивших в состав действующей армии в годы Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. / А. П. Покровский. — М.: Министерство обороны, 1965. — С. 26—35. — 77 с.