W sierpniu 1944 został uhonorowany najwyższym, oprócz Reichsführera, stopniem w SS tj. SS-Oberstgruppenführera i generała pułkownika Waffen-SS (SS-Oberstgruppenführer und Generaloberst der Waffen-SS). W czerwcu 1944 stojąc na czele I Korpusu Pancernego SS, Dietrich nie zdołał zatrzymać oddziałów alianckich na plażach Normandii. We wrześniu tego samego roku otrzymał dowództwo nowo formowanej 6 Armii Pancernej, później nazwanej 6 Armią Pancerną SS, na czele której wziął udział w ostatniej na froncie zachodnim niemieckiej ofensywie w Ardenach, ostatecznie zakończonej fiaskiem. Nie obyło się tu bez popełnienia przez podległe mu jednostki kolejnych zbrodni wojennych, w tym słynnej masakry jeńców w Malmedy, m.in. za którą Dietrich był po wojnie sądzony.
Po załamaniu się ofensywy w Ardenach, 6 Armia Pancerna została przerzucona na Węgry (oblężenie Budapesztu). Po ciężkich walkach wojskom Dietricha ledwo udało się uniknąć okrążenia przez Armię Czerwoną, wobec czego musiały się wycofać do Austrii, gdzie powierzono im obronę Wiednia (operacja wiedeńska). W maju 1945 Dietrich poddał swoje oddziały 7 Armii amerykańskiej.