3 września po południu dotarły do Bielska.
W dniach 14–16 września starła się z 21 Dywizją Piechoty Górskiej w rejonie Dachnowa i Oleszyc. Po zakończeniu agresji na Francję, okupowała Belgię do maja 1941.
W początkowej fazie ataku na Związek Radziecki 45 DP wchodziła w skład XII Korpusu Piechoty Armii „Środek”. Na przełomie czerwca i lipca 1941 poniosła duże straty tocząc walki o twierdzę w Brześciu. Następnie w składzie 2 Armii Pancernej atakowała Pińsk, Homel i Tułę. Po ciężkich walkach w grudniu 1941, została zmuszona przez wojska Armii Czerwonej do prowadzenia walk odwrotowych. 12 grudnia część dywizji została okrążona i rozproszona. Na skutek odcięcia dróg zaopatrzeniowych 45 DP znalazła się w bardzo trudnym położeniu. Większość artylerii porzucono z powodu braku koni padających z zimna i głodu.