Pada 1 Januari 1942, Kumpulan Panzer Ke-4 telah direka semula Tentera Darat Ke-4 Panzer.[2] Tentera Darat Ke-4 Panzer memegang posisi defensif pada musim bunga 1942 dan kemudian diperkukuhkan dengan banyaknya, dibaik pulih dan dipindahkan ke Kumpulan Tentera Darat Selatan untuk penyerangan di Selatan Rusia. Apabila Operasi Blue berkembang, Hitler memecahkan Kumpulan Tentera Darat Selatan kepada dua kumpulan tentera. Kumpulan Tentera Darat A yang mengandungi Tentera Darat Ke-17 dan Tentera Darat Pertama Panzer dan Kumpulan Tentera Darat B yang mengandungi Tentera Darat Ke-6 dan Tentera Darat Ke-4 Panzer.

Tentera Darat Ke-4 Panzer pada 1 Ogos 1942 terdiri daripada:[3]

• Kor XXXXVIII Panzer (Jeneral Pasukan Panzer Werner Kempf): 14. Panzer-Division, 29. Motorized-Division, (24. Panzer-Division dari Tentera Darat Ke-6 pada 14 Ogos)
• Kor IV (Jeneral Infantri Viktor von Schwedler): 94. Infantry-Division, 371. Infantry-Division, (297. Infantry-Division dari Tentera Darat Ke-6 pada 14 Ogos)
• Kor VI Romania (Leftenan Jeneral Corneliu Dragalina): Romanian 1. Infantry-Division, 2. Infantry-Division, 4. Infantry-Division, 20. Infantry-Division

Objektif Kumpulan Tentera Darat B adalah untuk mengawal sungai Volga manakala Kumpulan Tentera Darat A menyusup kedalam medan minyak Caucasus. Tentera Darat Ke-4 Panzer mendekati Stalingrad dari selatan sementara Tentera Darat Ke-6 mendekatinya dari barat. Sasaran mereka ialah bertemu di Stalingrad dan mengepung Tentera Darat Ke-62 dan Ke-64 Soviet di luar bandaraya itu. Bagaimanapun, Tentera Darat Ke-6 berdepan dengan serangan balas yang kuat oleh tentera Soviet dan gagal bertemu dengan Tentera Darat Ke-4 Panzer selama tiga hari yang penting, membolehkan dua ketumbukan Soviet itu berundur kedalam Stalingrad.

Tentera Darat Ke-4 Panzer mengawal bahagian luar Stalingrad manakala Tentera Darat Ke-6 terlibat dalam pertempuran untuk menawan bandaraya itu. Selama lebih dua bulan, Tentera Darat Ke-6 terlibat dalam pertempuran ganas dalam bandaraya itu; walaupun ia dapat menguasai 90% bandaraya ini, ia tidak dapat memusnahkan kelompok terakhir penentangan. Pihak Soviet melancarkan penyerangan balas mereka pada 19 November 1942 yang menghasilkan kepungan menyeluruh Tentera Darat Ke-6 dan Divisyen Ke-24 Panzer dari Tentera Darat Ke-4 Panzer. Dibawah Jeneral Hermann Hoth, Tentera Darat Ke-4 Panzer cuba dan gagal memecahkan pengepungan Stalingrad dalam Unternehmen Wintergewitter, dan berundur, memaksa penyerahan kalah Tentera Darat Ke-6.