1941年10月6日第1装甲集群改换门庭升级为第1装甲集团军，司令克莱斯特。同月第1装甲集团军会同第11集团军实施“亚速海会战”，随后与第17集团军共同进军顿涅茨盆地，夺取苏联重要的煤、铁钢生产基地顿巴斯工业区。
11月5日第1装甲集团军径直冲向高加索门户罗斯托夫，21日下辖的第3摩托化军攻占罗斯托夫，但苏西南方面军从北方的反攻严重威胁到德军的侧翼后方。27日克莱斯特不得不私自下令第3摩托化军于28日夜撤出罗斯托夫。12月2日第1装甲集团军撤过米乌斯河，在后备力量支持下挡下苏军的进一步进攻。
1942年5月12日苏西南方面军对沃尔昌斯克—哈尔科夫地域的德第2、6集团军发动进攻，意图合围第6集团军，收复哈尔科夫。17日第1装甲集团军和第17集团军部分兵力组成克莱斯特集群，隐蔽实施“腓特烈行动”，从巴尔文科沃突出部的东南方向斯拉维扬斯克—克拉马托尔斯克地域对苏南方面军第9集团军发起猛烈奇袭，一天内突进40公里夺占巴尔文科沃。5月23日克莱斯特集群与第6集团军在顿涅茨河巴拉克列亚以南10公里会师，实现对苏第6、57、28集团军和第9集团军一部的合围，战至5月29日，苏西南方面军副司令科斯坚科战死，苏军损失28万人，其中17万人死亡、失踪、被俘。
6月22-26日第1装甲集团军实施“腓特烈二世行动”，渡过顿涅茨河，消灭伊久姆地带2万余苏军，夺取了良好的出发阵地，也为下一步行动扫清障碍。
6月28日德军南线战略性进攻的“蓝色方案”启动。7月9日希特勒与德军高层就战略方向、实施重点发生严重分歧，南方集团军群拆分为A、B集团军群。第1装甲集团军归属李斯特的A集团军群，执行南下高加索夺取油田重任。
7月26日A集团军群发生代号“火绒草”（operation edelweiss）的进攻，第1装甲集团军为A集团军群中路军，指向迈科普。30日约德尔在军事会议上认为“令人感到壮志在胸的是，高加索山脉的命运将在斯大林格勒敲定……现在有必要将A集团军群的部分兵力调遣至B集团军群。”希特勒同样认为南部苏军已溃散，失去有效抵抗能力，采纳约德尔的建议。31日下令第4装甲集团军重新配属B集团军群，从西南方向攻向斯大林格勒。其下属第40装甲军留给第1装甲集团军，原由第4装甲集团军承担的攻占格罗兹尼、巴库的任务一并归于第1装甲集团军。
8月2日第1装甲集团军第3、40装甲军相继突破苏马内奇河防线，进入北高加索地区。9日第13装甲师在勃兰登堡特种部队配合下攻占迈科普，但油田设施遭受严重破坏。12日开始第1装甲集团军经西高加索山脉攻向黑海港口城市图阿普谢。但初期进展后，山口、峡谷复杂的地形限制了德军的机动，德军在崇山峻岭中苦苦挣扎，18日在距图阿普谢30英里处攻势陷入困境。
向东南里海方向进击的第40装甲军第3装甲师8月10日夺取皮亚季戈尔斯克，第23装甲师拿下矿水城，抵达捷列克河。西高加索山脉的攻击受阻后，克莱斯特抽调第3装甲师加强捷列克河方向以寻求突破。8月25日第3装甲师经激烈巷战夺取莫兹多克，30日抢渡捷列克河并在增援的第52军支持下坚守住桥头堡阵地。但德军的进军到此已是强弩之末，苏军也不再延续前期的大步后撤，而是依托有利地形就地坚守，并采取坚强有力的反击，德军快速进军格罗兹尼和巴库的希望也就此落空。
从渡过顿河，第1装甲集团军鞍马不停顿的向前进军400-500公里，人员疲惫、兵员损耗、油料后勤补给缺乏。尤其是支援的第8航空军大部调至斯大林格勒战场后，德军丧失制空权，日以继夜的遭受苏军轰炸。
9月8日德军沿整个高加索前线的进攻停顿，9日希特勒解除李斯特A集团军群司令职务，自己兼任。
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