Para a maior parte da sua história, a divisão foi organizada em três regimentos: 7º Panzer, e 69º e 86º Panzergrenadier (infantaria mecanizada). Outras unidades incluíam um regimento de artilharia e um de motocicleta, reconhecimento, destruidor de tanques, engenheiro e batalhões de sinais.
A 10ª Divisão Panzer foi formada pela primeira vez em 1 de Abril de 1939 em Praga, como uma formação composta composta composta de unidades previamente estabelecidas em toda a Alemanha. Muitas destas unidades foram transferidas da 20ª Divisão Motorizada, da 29ª Divisão Motorizada e da 3ª Divisão Ligeira. No outono de 1939, a divisão ainda estava se formando, mas mesmo assim estava comprometida com a invasão da Polônia antes que o processo estivesse completo. Por esse motivo, a 10ª Divisão Panzer permaneceu na reserva durante a maior parte dessa campanha. Foi transferida da Pomerânia em Agosto para a Polónia, onde foi rapidamente entregue o controlo do 7º Regimento Panzer, da 4ª Brigada Panzer e de várias unidades SS.
A divisão completou a sua formação no início de 1940. Consistia na 10ª Brigada de Espingardas com os 69º e 86º Regimentos de Espingardas, a 4ª Brigada Panzer com os 7º e 8º Regimentos Panzer, e o 90º Regimento de Artilharia.
Até concluído, a divisão foi enviada para a França para participar na invasão daquele país. Comprometida com o XIX Corpo Motorizado, a 10ª Divisão Panzer foi enviada para o eixo sul do combate, com as 1ª e 2ª Divisões Panzer, assim como o Regimento de Infantaria Großdeutschland. Passou pelo Luxemburgo e quebrou as linhas francesas no rio Meuse, perto de Sedan, avançando até ao Canal da Mancha, no seu primeiro combate. Em Sedan, a divisão permaneceu brevemente em reserva para proteger a cabeça da ponte alemã através do rio do contra-ataque francês. A partir daí, a divisão empurrou as forças aliadas dos portos da região da Flandres, antes de se engajar em operações de desdobramento nas áreas ocidentais da França, após a rendição francesa. Em seguida, a divisão se engajou em tarefas de ocupação e treinamento na França.
Em março de 1941, a divisão foi convocada para a Alemanha, e mudou-se para a fronteira com a União Soviética em junho daquele ano, em preparação para a Operação Barbarossa. Uma vez lançada a invasão, a divisão participou na Batalha de Białystok-Minsk, em compromissos em Smolensk e Vyasma, e na Batalha de Moscou. Durante a ofensiva de inverno soviética de 1941-1942, ocupou posições em Yukhnov, perto de Rzhev, contra repetidos contra-ataques soviéticos de janeiro a abril de 1942. Depois, a divisão esgotada foi retirada para Amiens, França para ser reformada.
Em 1942, a divisão foi transferida para Dieppe, onde desempenhou um papel menor no combate ao ataque a Dieppe pelas forças aliadas. Assim que os Aliados desembarcaram no Norte de África, a 10ª Divisão Panzer foi colocada em serviço de ocupação em Vichy, França, e correu para o Teatro Africano no final de 1942, assim que o transporte se tornou disponível. Em Dezembro de 1942, a divisão, agora integrada no 5º Exército Panzer, desembarcou na Tunísia. Aqui eles participaram da Batalha de Kasserine Pass e de várias outras batalhas iniciais com unidades do Exército dos EUA, recentemente empenhadas na guerra. Eles também participaram da ofensiva fracassada da Operação Ochsenkopf, no final de fevereiro de 1943. Quando a linha do Eixo caiu em maio de 1943, a divisão ficou presa. Ela rendeu-se em 12 de Maio e nunca foi reconstruída.