I maj 1941 blev Panzergruppe 1 knyttet til feltmarskal Gerd von Rundstedts Hærgruppe Syd i begyndelsen af Operation Barbarossa. Ved starten af Operation Barbarossa i juni 1941 omfattede Panzergruppe 1 III, XIV og XLVIII Army Corps (motoriserede) med fem panzerdivisioner og fire motoriserede divisioner (to af dem SS) udstyret med 799 kampvogne. Panzergruppe 1 tjente på den sydlige sektor af Østfronten mod den Røde Hær og var involveret i
Slaget ved Brody, der involverede så mange som 3.000 Røde Armé kampvogne. Gruppens enheder lukkede omringningen omkring de sovjetiske hære nær Uman og nær Kiev. Efter Kievs fald blev 1. pansergruppe udvidet til at blive 1. panserarmé (den 6. oktober 1941) med Kleist stadig i kommando. Hæren erobrede Rostov, men blev tvunget til at trække sig tilbage otte dage senere.