W lutym 1943 roku dywizja ponownie została skierowana na front wschodni. W przededniu bitwy pod Kurskiem dywizja liczyła 139 czołgów, a więc znacznie więcej od analogicznych formacji pancernych Wehrmachtu (np. 3 Dywizja Pancerna posiadała wtedy 90 czołgów, a 9 Dywizja Pancerna 83 czołgi). We wspomnianej bitwie straciła około 50 procent posiadanych czołgów i innych pojazdów. Na przełomie lipca i sierpnia 1943 wzięła udział w ciężkich walkach nad Miusem. Następnie uczestniczyła w walkach o Krzywy Róg i Czerkasy. Po klęskach 4 i 9 Armii, została włączona do Grupy Armii Środek. W wyniku ataku oddziałów Armii Czerwonej przeprowadzonego 17 marca 1944 na Bałtę dywizja Totenkopf utraciła ponad 60 pojazdów pancernych i około 1000 pojazdów kołowych. Pod koniec lipca 1944 brała udział w bitwie o Siedlce oraz w walkach w rejonie Modlina i Warszawy.
W sierpniu 1944 roku w wielkiej bitwie pancernej w rejonie Wołomina dywizja „Totenkopf” walcząc razem z Dywizją Pancerną „Hermann Göring” i 5 Dywizją Pancerną SS „Wiking” praktycznie unicestwiła 3 Korpus Pancerny Armii Czerwonej, jednak sama również poniosła znaczne straty.