德國在二戰時期的閃擊戰術，主要依靠強大的裝甲兵部隊以及空中力量。在入侵波蘭前，德國已經組建了5個裝甲師和4個輕型裝甲師。1939年9月1日，德軍閃擊波蘭，德軍首次將裝甲部隊大規模用於突擊作戰。2周之內，就在邊境地區合圍了波軍主力，為波蘭戰役的勝利奠定了基礎。波蘭戰役結束後，德國統帥部決定增強裝甲部隊的規模，把原來的4個輕型裝甲師全部改為裝甲師。
1940年5月10日，德軍入侵法國，德軍裝甲部隊從法國邊境的阿登森林快速突破，繞到英法聯軍的背後，讓法軍重點佈防的馬其諾防線變得毫無意義。隆美爾指揮的第七裝甲師在法國戰役期間，取得了突出的戰績。法國戰役結束後，德國決定新組建十個裝甲師，即第11至第20裝甲師。第11裝甲師在第15裝甲團和第11摩托化步兵旅的基礎之上，又增加了包括摩步營、坦克營、偵察營，高炮營、通訊營、炮兵營等部隊。
第11裝甲師參加八侵南斯拉夫的“第25號”行動，成為最早衝進貝爾格萊德的德軍部隊之一。蘇德戰爭爆發前，第11裝甲師擁有143輛坦克。1941年6月22日，德國向蘇聯發動戰爭，第11裝甲師隸屬於克萊斯特的第1坦克叢集。6月23日，第11裝甲師在拉傑霍夫地區與蘇聯第81摩托化師激戰。在空軍和第74高炮團的有力配合之下，第11裝甲師僅損失了1輛坦克，就摧毀了蘇軍46輛坦克。接下來，在杜布諾反擊戰、烏曼合圍戰、基輔戰役期間，第11裝甲師的快速突擊戰術，給蘇軍部隊造成了嚴重的損失。
1941年10月初，第11裝甲師被抽調到中線，參加對莫斯科地區的進攻。莫斯科戰役失敗後，第11裝甲師被迫後撤。1942年11月19日，蘇軍在斯大林格勒地區發動“天王星”行動，德軍第6集團軍被合圍。希特勒下令曼施坦因派兵解救德國第六集團軍，併為正在攻擊高加索地區的德國A集團軍群保住後撤的通道。原隸屬於德國中央集團軍群的第11裝甲師和第7空軍野戰師，也調歸曼施坦因指揮。
1942年12月4日，蘇聯第1坦克軍、第5機械化軍渡過奇爾河，在奧布利夫斯卡亞地區建立橋頭堡。霍特緊急命令剛剛趕到前線的第11裝甲師，前往齊爾河一線清除蘇軍剛建立的橋頭堡。此時，第11裝甲師有9900人，103輛坦克，其中11輛是效能較好的四號坦克，而對手是蘇軍的第5坦克集團軍。師長巴爾克想出“坦克襲擊戰術”，在夜幕的掩護對蘇聯的坦克部隊突然發動襲擊。
他讓德軍步兵在前面探路，坦克跟著步兵後面，提前埋伏在指定區域。第2天，天剛亮，再次突然對蘇軍坦克發動襲擊。12月8日凌晨4點，疏於防備的蘇軍坦克第1軍突然遭到襲擊，還沒來得及組織有效反擊，就被德軍第11師的突擊部隊給擊潰了。巴爾克只損失了四輛2號坦克，就摧毀了蘇聯坦克第1軍的51輛坦克。巴爾克不斷地使用這一戰術，連續襲擊蘇軍在奇爾河防線上建立的橋頭堡，數百輛蘇軍坦克被摧毀，德軍第11裝甲師只損失了十幾輛坦克。
12月19日，第11裝甲師用同樣的戰術，對蘇聯第5機械化軍發動突然襲擊。第11裝甲師僅用25輛坦克，就將蘇聯第5機械化軍擊退，蘇軍損失了42輛坦克，德軍第11裝甲師只有2輛坦克被完全擊毀。據巴爾克的回憶，只有100多輛坦克的德軍第11裝甲師，在齊爾河防禦戰期間，共摧毀了225輛蘇軍坦克。
到12月22日，第11裝甲師也只剩下了20多輛坦克可用，已無力繼續戰鬥，也無法參加曼施坦因解救德國第六集團軍的“冬季風暴”行動。第11裝甲師參加了1943年7月爆發的庫爾斯克戰役，此後，該師經常在戰場上扮演消防隊的角色，解救被圍的德軍部隊。1944年3月10日，在戰場上損失慘重的第11裝甲師返回法國休整和重建。在法國休整期間，第11裝甲師新配備了2個豹式坦克營，作戰實力得到顯著增強。
1944年8月13日，第11裝甲師被統帥部調到法國南部，擔任第19集團軍的預備隊，執行機動防禦任務。就在此時，盟軍在法國南部發起龍騎兵行動，美軍第7集團軍和法軍第1集團軍登陸法國南部，並佔領馬賽港。第11裝甲師接到任務，掩護第19集團軍安全撤出法國南部。在師長威特西姆中將的指揮下，第11裝甲師將部隊拆分成大小不等的戰鬥群，用交替掩護的方式向後撤退。
1944年8月21日，美軍第7集團軍的“巴特勒”裝甲特遣隊和第36步兵師繞過了第11裝甲師的阻擊陣地，搶先佔領了蒙福利瑪爾鎮，打算切斷德軍第11裝甲師的退路。第11裝甲師師長威特西姆中將親自拿槍上陣，指揮第11裝甲師跳出盟軍的包圍圈，撤退到法國的里昂地區。第11裝甲師在撤退途中設下埋伏，將突出冒進的法國第3裝甲師擊潰，共摧毀了30多輛法軍的坦克。
在跳出包圍圈後不久，第11裝甲師又被調往莫爾漢格地區，阻擋巴頓指揮的美軍第3集團軍。在一個月之內，他們擋住了美軍第3集團軍的猛烈進攻，直到12月初才撤往齊格飛防線。在與盟軍作戰的5個月內，第11裝甲師給盟軍部隊造成了嚴重的損失。在德國宣佈投降後，第11裝甲師向美軍投降。在受降儀式上，巴頓向德軍第11裝甲師的指揮官坦言：“我們打了一個平手，你們能征善戰，是一支世界一流的部隊。”
