国防军第21装甲师最早出现在北非战场上，由非洲军团起始时期的第5轻步兵师和其它步兵装甲队伍改组而成。在残酷无望的北非战役中，一度作为非洲军团主力的这支装甲师，被英国美国的庞大部队打残，在德军于突尼斯投降时就已经不存在了。德军只好在法国重新组建第21装甲师，大换血之后，完全不是由北非战场老兵组成的那个师了，等于是个新军。
师长佛廷格原是炮兵军官，由于为纳粹党在纽伦堡组织各类仪式活动，受到纳粹党头面人物的赏识，入侵波兰时是一个炮兵团长，入侵苏联前升为中校，在东线活动过。回到法国后，他分别指挥过不同的团级旅级部队，但于1943年5月意外地被任命为新的21装甲师师长，这普遍被认为是他与纳粹高层良好关系的作用。佛廷格少将自己不懂与坦克相关的战术事务，他所依赖的是该师的一些拥有实战经验的老军官，如贝克少校所率领的第200突击炮营，尤其是老将路克少校，后者原先非常希望去新组建的精锐教导装甲师，其师长也是路克少校在北非战役中的上级贝尔林将军，但佛廷格硬把路克少校抢到了21师，无意中提升了该师在诺曼底战役中的作战表现。
第21装甲师的100装甲团中，最好的是四型坦克，其余是以前缴获的法国捷克坦克，约120辆，团长是勃朗尼考斯基上校，曾经是1936年柏林奥运会的盛装舞步马术冠军。其它两个装甲掷弹兵团，分别由卢克少校和劳克上校指挥。该师由东线老兵和补充兵组成，于1944年从布列塔尼的组建营地调往诺曼底的卡昂附近布防。
盟军登陆时，贪图享受的佛廷格正在巴黎游玩，他的部下好不容易才找到了他，把他带回诺曼底。即使回到师里，佛廷格也不知道如何反击，84军军长马尔克斯将军命令他反击盟军正在登陆的海滩，他却把部队指向英军第六伞兵师占据的桥头堡，犯了重大错误。佛廷格大概自认为是装甲师长，不太愿意听从步兵将领的指挥，尤其是他之前拒绝了前沿滩头阵地的716步兵师师长瑞克特的求援。直到午后，21装甲师的坦克队伍才向卡昂城北的英军阵地发起反击，但匆忙之中，那些落后的四型和法国坦克就被英军装备的美国谢尔曼坦克击毁大半，只得撤回城防地区。
但部分21师反击部队在傍晚时分，从左翼绕过了刚刚登陆的盟军阵地，直冲滩头，同一些在当地坚守的716步兵师士兵汇合，在英军第3步兵师和加拿大第3师之间，打下了一个楔子。插到剑和朱诺海滩之间的21装甲师部队，是装甲团1营的一个连和劳克的192团1营的一些掷弹兵。如果这些前沿据点的德军得到增援，将会在盟军尚未连接成型的防线上撕开一个大洞，破坏盟军左翼的稳定，造成整体“霸王”登陆的局部失败。
抵达滩头阵地的21装甲师的军官，通过坦克无线电话接到过师部的命令，等待后方更多部队的支援，尤其是来自劳克团的掷弹兵们。他们身后的道路仍然畅通，在英加两个师之间留着一两英里宽的缺口，德军增援不成问题。到了下午，英军国王施罗普郡轻步兵团抵达勒比赛树林，军官们用望远镜都可以清楚看到卡昂城边缘，却遇到21师部队的狙击，伤亡损失之后止步不前。这是盟军当日在卡昂战线突击的最远地点，当天拿下卡昂是不可能了。英军第三师便转过头来消灭梗在滩头附近的德军据点。
晚上11点左右，佛廷格将军看到盟军滑翔机队在反击部队后方落地，误以为是盟军在德军后方投放伞兵，对他和卡昂前后夹击。其实盟军机群是为占据桥头堡的英军伞兵提供补给，却飞错方向了。惊慌失措的佛廷格将军下令部下停止反击，前锋部队后撤，转而固守卡昂。佛廷格的致命判断错误，决定了登陆当日的战斗结果，德军不再反击，隆美尔把盟军歼灭在海滩上的计划，就再也没有机会实施。
守卫在滩头阵地附近的716和21师的德军，接到了撤回卡昂的命令，只得趁着夜色向南逃亡，躲过了盟军的围追堵截，一部分人返回到德军一方，被重新投入到防线上，留下的散兵直到6月中还在他们隐藏的地方向德军发回盟军活动的情报。
诺曼底登陆日，第21装甲师是唯一一个投入反击的装甲力量，虽然作战表现不能令人满意，但毕竟阻挡住了英加联军跨入卡昂城的步伐，为后续部队留下立足之地。登陆当日双方其实都有获胜的机会，盟军没有被赶下海，但突然袭击凑效后，这也只是连续残酷战斗的开始。在佛廷格将军的昏招之后，21装甲师必须在随后的战斗中证明自己。
第21装甲师在卡昂战役中处于党卫军第12装甲师的右翼，除了顶住对面的英军加军外，还要派出部队支援左翼的12师和教导装甲师。由于蒙哥马利将军发动的攻势越来越往西移动，如博卡基村之战、“艾普索姆”和“温铎”，21装甲师经常接到支援左翼的命令。在“艾普索姆”战役中，本身兵力不足的21装甲师派出了只有两个连的装甲部队，填补苦战恶战中的12装甲师留下的漏洞。
在英军的“查恩伍德”战役之前，21装甲师已经退往卡昂城南休整，第16空军陆战师一部临时补上来，但出于对这些新兵的不放心，艾伯巴赫将军命令21师留下装甲团2营作为支援。英军发动攻势之后，不出所料，16空军师部队根本顶不住，党卫军12装甲师在卡昂城北被击退，所以德军放弃了该城大部，撤到城南。
盟军登陆后，佛廷格将军就把作战事务交给了手下的主要军官和两个大战斗群。路克少校的125装甲掷弹兵团，陆续吸收了一个坦克营，师属炮兵、火箭炮、和反坦克部队，以及一部分16空军陆战师士兵，已经拥有了半个师的实力。由于装甲力量不足，艾伯巴赫将军把国防军503虎式营也调拨到此师辖下，该营有45辆虎式坦克，其中12辆是虎王坦克，他们来到之后，21装甲师名义上拥有约100辆坦克。这个营实际上归路克少校指挥，所以他几乎是半个师长了，基本上独立地指挥作战。另一个大战斗群由劳克上校指挥，也是以他的192装甲掷弹兵团为核心。
路克少校本人出身于普鲁士军人世家，参加过北非战役。古德伍德战役前夕，他得到三天休假，到巴黎一行。返回卡昂之日，正是英军攻势启动之时，路克少校还在路上，躲过了盟军的地毯式大轰炸，及时赶回到他的指挥部，随后在战役的第一天扭转了英军攻势的凶猛势头。
路克少校在卡格尼村找到一个四门88毫米炮组成的德军小队，此时英军第11装甲师29旅的前锋部队正在蜂拥路过该村。卡格尼村承受了盟军534吨高爆炸弹，所以路克少校找不到他的2营，只得强硬命令88炮队的上尉，发炮轰击英军坦克，在短时间内，20多辆坦克起火燃烧，其它坦克被迫后退。
第29装甲旅遭受了首次挫折，一时停顿下来，犹豫不定。与此同时，路克少校调来一个班的士兵，保护这个88毫米炮队，贝克少校的200突击炮营一部，也来到这个前沿阵地。贝克少校原先是个机械工程师和工厂主，他大量改装武器，在法国坦克底盘上装备75毫米炮，成为自行反坦克炮。与88毫米炮一道，200营的反坦克炮击退了敌方坦克之后对卡格尼村发起的进攻，梗在英军坦克铁流的中段。200营的五个连分散部署在这个战区的几个地方，成为反击英军坦克的主力。
位于卡格尼东北的503虎式营也开火还击，阻止英军禁卫装甲师同第11装甲师汇合。至此，德军防线已经连成一体，卡格尼村为中心，北边的虎式营和南边的21装甲师以及其它部队，使英军29旅无法再长驱直进。他们冲到伯尔古巴斯山谷的先头部队，同样遇到200营反坦克炮的阻击，来自二连和五连。7月18日中午之后，路克战斗群的防线稳定了下来，令古德伍德攻势陷入停顿。位于三线四线的德军增援部队陆续前来，包括派普中校的党卫军第一装甲师部队。蒙哥马利将军看到攻势失去动力，坦克部队损失惨重，加上第三天大雨滂沱，被迫叫停了这一庞大装甲攻势。
第21装甲师是抵抗英军铁甲洪流的主力，参与战斗的有卢克少校的部队，贝克少校的200突击炮营，还有临时归属的503虎式营。加上增援而来的党卫军第一装甲师一部，他们一共击毁了英军400多辆坦克，让卡昂南部变成了一个浓烟缭绕的坦克坟地。虽然英军紧急补充了600多辆坦克，但装甲部队的士气被打散了。
英军三个装甲师中，第七师是北非战场老兵，刚到诺曼底就在博卡基村被魏特曼打了个措手不及，这次战役中被放在最后一位出发。另外两个装甲师是英军精锐，禁卫师首次参战，第11师正在巅峰，师长罗伯茨被认为是最优秀的英军将军。这几个师被残师疲兵的德军21装甲师拼死挡住，让蒙哥马利将军在占领卡昂后用坦克纵队直扑法莱斯的计划大部落空，前面还有一个月的地面苦战，也不得不把打破诺曼底僵局的功劳让给了发动“眼镜蛇”攻势的布莱德利将军的美军。
第21装甲师在短暂休整时间内，重组了第1营，然后路克战斗群被调派到博卡基村附近，与党卫军第二装甲军的第九、第十装甲师共同防守。在英军之后发动的“温驯”攻势中，党卫军第12装甲师求援，克鲁格和艾伯巴赫将军只得把21装甲师余部调往法莱斯南部。21装甲师只剩下一个团的实力，它的侦察营赶到法莱斯城南时，“装甲”迈尔已经丢掉了该城，两个师只好一起逃亡。
路克战斗群及时赶到包围圈之外，劳克战斗群还在与“装甲”迈尔的残部执行守住口袋边缘的命令，让更多的德军逃出去。8月17日，筋疲力尽的两支部队，在盟军战机的狂轰滥炸之下，把加拿大第四装甲师挡在了要地特伦之外。之后劳尔上校的队伍在圣兰伯特同“装甲”迈尔失去联络，自己强渡迪沃斯河，队伍被打散后，劳克发下各自逃命的命令。
逃出诺曼底包围圈的21装甲师，已经溃不成形了，佛廷格带着劳克战斗群残部先行赶往巴黎，留下路克少校搜集各处散兵流勇，再往东逃。路克少校最终还是于8月29日渡过了塞纳河。在这种大混乱之中，21师的零散队伍还在遵从师长佛廷格不时发出的命令行事，德军的纪律性让他们维持着部队的整体性。路克率领的21师残部继续艰苦跋涉，于9月9日到达斯特拉斯堡地区，开始休整重建，路克也在那里获得铁十字骑士勋章，升为中校。
在曼陶菲尔将军的第五装甲集团军之下，以路克中校为首的21装甲师的部队（劳克上校因病离开）参加了在莫塞尔和梅斯的防卫战，对抗巴顿将军的第三集团军，首先是莱克勒克将军指挥的法国第二装甲师。双方在反复缠斗中熬到了11月，21师返回到德国领土休整。该师多次重组，严重变形，丧失装甲力量，靠的是装甲掷弹兵进行阵地防守。21师在路克中校的实际指挥下，最后于1945年5月在东线向苏联红军投降。
诺曼底登陆首日，本来就不是精锐的21装甲师声名不佳，错失良机，被党卫军第12装甲师和教导装甲师比了下去，直到横断铁流的古德伍德反击战，才得到正名。与“装甲”迈尔的部队类似，21装甲师的部队从头打到尾，打到了诺曼底之战的最后一刻。
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