В августе 1941 года восстанавливалась в составе Резервной армии Южного фронта. 19 августа прибыла в район Запорожья на усиление 274-й стрелковой дивизии, имея в своем составе около 50 танков. В конце августа находилась в резерве 12-й армии. 27 августа 1941 года переформирована в 132-ю танковую бригаду (полковник Г. И. Кузьмин).
Командир
— полковник Федор Григорьевич Катков.Военный комиссар
— полковой комиссар Василий Михайлович Миронов (8.07.41 — 2.08.41),полковой комиссар Петр Семенович Жуков (2.08.41 — 1.09.41).
Начальник штаба
— подполковник Павел Николаевич Шмырев.Остальные части по номеру дивизии.
В середине июля 1941 года дивизия была выведена из состава 8-го механизированного корпуса, получив все танки и артиллерию, которые остались от расформированного корпуса. Переформировывалась по новым штатам в Нежине, была выведена в резерв фронта.
В начала августа 1941 года участвовала в попытке деблокировать окруженные 6-ю и 12-ю армии Южного фронта под Уманью. Входила в состав подвижной группы (3-я и 14-я кд, 12-я тд) генерал-майора Ф. В. Каткова.
1 сентября 1941 года 12-я танковая дивизия переформирована в 129-ю танковую бригаду (майор Н. В. Копылов). 23-й танковый полк превратился в 62-й танковый батальон, 24-й танковый полк — в 132-й танковый батальон.
Командир
— полковник Николай Филиппович Михайлов.Военный комиссар
— полковой комиссар Артем Филиппович Андреев.Начальник штаба
— подполковник Петр Петрович Задорожный.Командир
— майор Решетцев.Командир
— майор Николай Матвеевич Бубнов.Остальные части по номеру дивизии.
31 августа, имея 34 танка, вошла в состав 38-й армии и заняла оборону на Днепре в районе Кременчуга.
7 сентября 1941 года переформирована в 142-ю танковую бригаду (полковник Н. Ф. Михайлов).
Забайкалье
Командир
— полковник Иван Владимирович Шевников (1.08.41–14.02.42),полковник Иван Иванович Троицкий (15.02.42–11.04.44),
полковник Демьян Васильевич Тимохин (12.4.44–30.12.44),
полковник Иван Иванович Сергеев (31.12.44 — 3.9.45).
Сформирована в августе 1941 года на базе 123-го танкового полка 82-й моторизованной дивизии при переформировании последней в мотострелковую. Кроме того, на укомплектование 222-ro танкового полка пошли 5-й и 10-й танковые батальоны бывшей 6-й легкотанковой бригады. Вошла в состав 36-й армии. Получила новые танки Т-34.
На 1 августа 1945 года — в составе Забайкальского фронта. Летом 1945 года участвовала в боевых действиях против Японии.
Дальний Восток
В июле — августе 1941 года после расформирования 30-го мехкорпуса 58-я танковая дивизия находилась в составе 1-й армии и прошла переформирование по сокращенным штатам июля 1941 года. Высвободившаяся техника была обращена на формирование Уссурийской танковой дивизии, впоследствии 2-й танковой.
В связи с тяжелым положением действующей армии осенью 1941 года было решено перебросить ряд кадровых дивизий Дальнего Востока на фронт. 58-я танковая дивизия, согласно директиве Ставки ВГК от 12 октября 1941 года, должна быть отправлена в общем направлении на Москву — начиная с 19 октября, с темпом 12 эшелонов в сутки.
Прибыла на Западный фронт в конце октября — начале ноября. Разгружалась в Клину, затем была отправлена под Волоколамск, где заняла оборону на случай прорыва противника. Боев дивизия не вела. В середине ноября дивизия передана в состав 16-й армии.