На Восточном фронте 10-я моторизованная дивизия первоначально действовала в составе 24-го моторизованного корпуса генерала кавалерии Л. Гейера, который был в составе 2-й танковой группы Гейнца Гудериана. В составе 24-го моторизованного корпуса дивизия участвовала в операции «Тайфун», корпус отличился при захвате г. Орла.
После сражения на ближних подступах к Москве с переходом наших частей в крупномасштабное контрнаступление дивизия вместе с остальными частями противника медленно откатывалась с боями на запад.
С начала января 1942 г. 10-я моторизованная занимала оборону на участке вдоль Варшавского шоссе юго-западнее Юхнова. Точнее будет сказать, что под Юхнов из района Волхова был переброшен только 41-й моторизованный полк. 10-й моторизованный саперный батальон, главные силы противотанкового дивизиона, батальон связи и штаб дивизии. Остальные части дивизии, в том числе и 20-й моторизованный полк (фактически – пехотный), лишенные своего автомобильного транспорта, использованного для переброски 41-го мотополка по маршруту Орел – Брянск – Рославль – Мосальск, продолжали занимать оборону в районе городов Волхов и Жиздра вплоть до мая и участия в боях у Варшавского шоссе не принимали. В апреле сам Жуков обратит внимание командарма Болдина на неполный состав 10-й моторизованной дивизии в боях у Фомино, сказав следующее: «…Вы (Болдин. – Прим, авт.), видимо, читали доклад (имеются в виду данные радиоперехвата. – Прим, авт.) командира 10-й мотодивизии, как он одним полком все время отбивал наступление Ваших семи дивизий, такое поведение только дискредитирует Красную армию. Как же Вы можете мириться с подобными фактами, дискредитирующими Красную армию?..» Хотя в реальности семь советских дивизий наступали на порядки далеко не одного 41-го моторизованного полка, факт значительного численного превосходства советской стороны остается несомненным.
Полностью моторизованные части дивизии могли быстро «лавировать» вдоль обороны, подбрасывая пехоту автотранспортом на наиболее угрожаемые направления. По мере стабилизации линии фронта и уплотнения немецких порядков солдаты дивизии стали действовать наравне с обычной пехотой, позабыв о моторизованных марш-бросках протяженностью в десятки километров. Последним маневром 10-й моторизованной дивизии в боях у Варшавского шоссе была пешая переброска сил всего на несколько километров в район Фомино-2 из района Милятино 6 апреля, вызванная успешным захватом Фомино танковыми и стрелковыми частями 50-й армии.