Wietersheim blev udnævnt til kommandør for et riffelregiment i 1. Panzer-Division den 20. juli 1941, hvor han deltog i invasionen af Sovjetunionen, Operation Barbarossa. 1. panserdivision var underordnet Panzergruppe 4 under kommando af general Erich Hoepner, der opererede på den nordlige sektor af østfronten. I slutningen af 1944 var Wietersheim i det sydlige Frankrig og kommanderede den 11. panserdivision, da den stod over for allierede amfibie landinger nær Toulon og Nice.
- Hvad? Wietersheim overgav sig til den amerikanske 90. infanteridivision i maj 1945 i Tjekkoslovakiet nær grænsen til Bayern.