Suurimman osan historiastaan divisioona oli organisoitu kolmeen rykmenttiin: 7. panssarirykmentti sekä 69. ja 86. panssariprikaati (mekanisoitu jalkaväki). Muihin yksiköihin kuuluivat tykistörykmentti sekä yksi moottoripyörä-, tiedustelu-, panssarintorjunta-, pioneeri- ja viestipataljoona.
10. panssaridivisioona muodostettiin ensimmäisen kerran 1.4.1939 Prahassa yhdistelmämuodostelmana, joka koostui eri puolilla Saksaa jo aiemmin perustetuista yksiköistä. Monet näistä yksiköistä siirrettiin 20. moottoroidusta divisioonasta, 29. moottoroidusta divisioonasta ja 3. kevyestä divisioonasta. Syksyllä 1939 divisioona oli vielä muodostumassa, mutta se sitoutui kuitenkin Puolan maihinnousuun ennen kuin prosessi oli valmis. Tästä syystä 10. panssaridivisioona pysyi reservissä suurimman osan tuosta kampanjasta. Se siirrettiin elokuussa Pommerista Puolaan, jossa sille annettiin hätäisesti 7. panssarirykmentti, 4. panssariprikaati ja useita SS-yksiköitä.
Divisioona sai kokoonpanonsa valmiiksi vuoden 1940 alkuun mennessä. Se koostui 10. kivääriprikaatista, johon kuuluivat 69. ja 86. kiväärirykmentit, 4. panssariprikaatista, johon kuuluivat 7. ja 8. panssarirykmentit, sekä 90. tykistörykmentistä.
Valmistuttuaan divisioona lähetettiin Ranskaan osallistumaan maan valtaukseen. XIX moottoroidun korpuksen alaisuuteen komennettuna 10. panssaridivisioona sijoitettiin taistelun eteläiselle akselille yhdessä 1. ja 2. panssaridivisioonan sekä jalkaväkirykmentti Großdeutschlandin kanssa. Se eteni Luxemburgin läpi ja murtautui ranskalaisten linjojen läpi Maas-joella Sedanin lähellä etenemällä ensimmäisessä taistelussaan Englannin kanaaliin asti. Sedanin kohdalla divisioona jäi hetkeksi reserviin suojaamaan joen ylittävää saksalaista sillanpääasemaa ranskalaisilta vastahyökkäyksiltä. Sieltä käsin divisioona työnsi liittoutuneiden joukot pois Flanderin alueen satamista, minkä jälkeen se osallistui Ranskan antautumisen jälkeen Ranskan länsiosissa suoritettuihin sulkuoperaatioihin. Tämän jälkeen divisioona osallistui miehitystehtäviin ja koulutukseen Ranskassa.
Maaliskuussa 1941 divisioona kutsuttiin takaisin Saksaan, ja se siirtyi saman vuoden kesäkuussa Neuvostoliiton rajalle valmistelemaan operaatio Barbarossaa. Hyökkäyksen käynnistyttyä divisioona osallistui Białystok-Minskin taisteluun, taisteluihin Smolenskin ja Vyasman kohdalla sekä Moskovan taisteluun. Neuvostoliiton talvihyökkäyksen aikana 1941-1942 divisioona piti asemia Juhnovissa, lähellä Rževiä, toistuvia neuvostoliittolaisia vastahyökkäyksiä vastaan tammikuusta huhtikuuhun 1942. Tämän jälkeen tyhjentynyt divisioona vedettiin Amiensiin Ranskaan uudistettavaksi.
Vuonna 1942 divisioona siirrettiin Dieppeen, jossa sillä oli vähäinen rooli liittoutuneiden joukkojen Dieppe-hyökkäyksen torjunnassa. Liittoutuneiden laskeuduttua Pohjois-Afrikkaan 10. panssaridivisioona asetettiin miehitystehtäviin Vichyn Ranskassa, ja se kiidätettiin Afrikan teatteriin loppuvuodesta 1942 heti, kun kuljetuksia saatiin käyttöön. Joulukuussa 1942 divisioona, joka oli nyt osa viidettä panssariarmeijaa, laskeutui Tunisiaan. Siellä se osallistui Kasserinen solan taisteluun ja useisiin muihin alkutaisteluihin sotaan vastikään osallistuneiden Yhdysvaltain armeijan yksiköiden kanssa. He osallistuivat myös helmikuun 1943 lopulla operaatio Ochsenkopfin epäonnistuneeseen akselivaltion hyökkäykseen. Kun akselilinja romahti toukokuussa 1943, divisioona jäi loukkuun. Se antautui 12. toukokuuta, eikä sitä koskaan rakennettu uudelleen.