その歴史の大部分において、師団は3つの連隊に編成されていた。 第七連隊、第69連隊、第86連隊（機械化歩兵）。
第10パンツァー師団は、1939年4月1日にプラハで、ドイツ全土の既成部隊から成る複合編成として初めて編成されました。 これらの部隊の多くは、第20自動車師団、第29自動車師団、第3軽師団から移籍したものであった。 1939年秋、師団はまだ編成中であったが、編成が完了する前にポーランド侵攻に踏み切った。 そのため、第10パンツァー師団はその作戦のほとんどを予備にとどめていた。 8月にポメラニアからポーランドに移動し、そこで急遽、第7戦車連隊、第4戦車旅団、およびいくつかのSS部隊の指揮をとることになった。 第69・86小銃連隊の第10小銃旅団、第7・8小銃連隊の第4小銃旅団、第90砲兵連隊で構成されました。 第10戦車師団は第1、第2戦車師団、ドイツ歩兵連隊とともに第IX機動部隊に配属され、南方戦線に投入された。 ルクセンブルクを経て、セダン近郊のムーズ川でフランス軍戦線を突破し、最初の交戦でイギリス海峡まで進攻した。 セダンでは、フランスの反撃から対岸のドイツ軍橋頭堡を守るため、短期間予備にとどまった。 その後、フランドル地方の港湾から連合軍を押し出し、フランス降伏後はフランス西部で掃討作戦に従事した。 1941年3月、師団はドイツに召還され、同年6月にはバルバロッサ作戦に備えてソ連との国境に移動しました。 侵攻開始後はビアウイストク・ミンスクの戦い、スモレンスク、ビャズマでの交戦、モスクワの戦いに参加しました。 1941年から1942年にかけてのソ連軍の冬季攻勢では、1942年1月から4月にかけて、ルジェフ近郊のユフノフに陣取り、ソ連軍の度重なる反撃に対抗した。 その後、消耗した師団はフランスのアミアンへ撤退し、再編成されました。
1942年にはディエップに転属し、連合軍によるディエップ襲撃に対抗して小さな役割を担いました。 連合軍が北アフリカに上陸すると、第10戦車師団はヴィシー・フランスの占領任務に就き、1942年末に輸送手段が確保されるとすぐにアフリカ戦線に急行しました。 1942年12月、第五戦車軍団の一部となった師団はチュニジアに上陸した。 ここでカセリーヌ峠の戦いや、新たに参戦したアメリカ軍部隊との初期の戦闘に参加した。 また、1943年2月末に失敗した枢軸国の攻勢、オクセンコップ作戦にも参加した。 1943年5月に枢軸国の戦線が崩壊したとき、師団は窮地に陥った。 5月12日に降伏し、再建されることはなかった
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