17 сентября 1941 года 6-я танковая дивизия была передана в состав 3-й танковой группы генерала Гота, наступавшей на Москву. Совершив марш по маршруту Луга — Старая Русса — Великие Луки, дивизия 2–20 октября присоединилась к войскам 3-й танковой группы. Впрочем, есть основания усомниться в достоверности этой информации — вряд ли чешские танки смогли бы выдержать столь протяженный марш, да еще и по российским дорогам. На этот счет есть другие сведения, приводимые в чешских источниках в последнее время. Согласно им 6-я танковая дивизия была переброшена в полосу наступления группы армий «Центр» по железной дороге, что представляется куда более вероятным.
Уже 4 октября танки Pz.35 (t) вступили в бой на московском направлении. Спустя три дня подразделения 6-й танковой дивизии вошли в Вязьму. Затем, вместе с остальными соединениями 3-й танковой группы, она наступала на Калинин, стремясь охватить Москву с севера. 14 октября немецкие танки вышли к Волге. В рамках второго этапа наступления на Москву 3-я танковая группа наносила удар через Клин и Солнечногорск на Дмитров и Яхрому. Накануне начала наступления — 15 ноября — 11-й танковый полк 6-й дивизии и 25-й танковый полк 7-й танковой дивизии были сведены в танковую бригаду «Коль». Такое решение было продиктовано необходимостью создания мощного танкового кулака. Из-за больших потерь ни 11-й, ни 25-й полки по отдельности такого кулака уже собой не представляли. Особенно тяжелые потери несла 6-я танковая дивизия, причем по мере усиления морозов выход из строя танков Pz.35 (t) стал особенно частым — замерзала пневматическая система управления трансмиссией.
27 ноября подразделения 6-й танковой дивизии вошли в Клин, а после наведения моста через канал Москва — Волга, двинулась на Дмитров. Правда, движение это было недолгим — уже 29 ноября немцев отбросили обратно за канал.
5 декабря началось контрнаступление советских войск под Москвой. На север от столицы особенно тяжелые бои в эти дни велись против клинской группировки противника, основу которой составляли дивизии 3-й танковой группы. Уже в первый день наступления советские лыжные батальоны, поддерживаемые танками, прорвали немецкий фронт на стыке 36-й и 14-й моторизованных дивизий и в полдень 7 декабря появились перед штабом генерала Шааля (командира 46-го танкового корпуса), располагавшимся в семи километрах северо-восточнее Клина. Офицеры штаба, связные и писари схватились за оружие. Три бронемашины, несколько 20-мм самоходных зениток и две противотанковые пушки из группы сопровождения штаба корпуса стреляли безостановочно. Генерал Шааль сам залег за грузовиком и палил из карабина. Вечером с прорванного фронта прибыла потрепанная рота 14-й моторизованной дивизии и заняла позиции у деревни Большое Щапово, где находился штаб. Впрочем, уже ночью его перенесли в Клин. К 9 декабря немецкому командованию стало ясно, что советские 1-я ударная и 30-я армии стремятся окружить 3-ю танковую группу и все прочие немецкие войска, действовавшие на Клинском выступе. Спустя четыре дня Гитлер дал согласие на отвод войск, и немецкие части хлынули назад по единственной не перерезанной советскими войсками дороге — через Клин.
Вот как вспоминает об этом генерал Шааль в своих записках: «Дисциплина начала рушиться. Все больше и больше солдат пробивалось на запад без оружия, ведя на веревке теленка или таща за собой санки с мешками картошки, — они просто брели на запад без командиров. Солдат, погибавших в ходе бомбежек с воздуха, больше никто не хоронил. Подразделения тыла, часто без офицеров, заполоняли дороги, в то время как боевые части всех родов войск, включая зенитчиков, отчаянно держались до конца на передовой. Целые колонны тылового обеспечения — за исключением тех, где имелось жесткое руководство, — в страхе стремились в тыл. Части тыла охватил психоз, вероятно, потому, что они в прошлом привыкли лишь к постоянным наступлениям и победам. Без еды, трясущиеся от холода, в полном смятении, солдаты шли на запад. Среди них попадались раненые, которых не смогли вовремя отправить в тыл. Экипажи самодвижущейся техники, не желая ждать на открытых местах, когда на дорогах рассосутся пробки, просто уходили в ближайшие села. Такого трудного времени на долю танкового корпуса еще не выпадало».