В начале вторжения в Польшу 1-я лёгкая дивизия находилась в резерве 10-й армии Рейхенау на южном фланге группы армий «Юг». Она была введена в бой, когда пехотные части вермахта натолкнулись на упорное сопротивление польских войск. 3 сентября в составе XIV корпуса Виттерсгейма, при поддержке авиации, ей удалось прорвать польскую оборону, форсировать Варту и начать продвижение в направлении на Лодзь. После того как дивизия достигла Видавы, она получила новый приказ: предотвратить продвижение войск противника из районов Радома и Кильце к Варшаве. 9 сентября, покрыв за 50 часов расстояние в 310 км, дивизия вышла к Висле восточнее Козинце, замкнув кольцо окружения. Таким образом, был создан первый во Второй мировой войне «котёл» — захвачено 60 тыс. пленных и 130 орудий.
15 сентября дивизия перешла в подчинение XV корпусу и была направлена на север — на левом фланге 8-й армии возникла критическая ситуация: остатки польских армий «Познань» и «Поможе», продвигаясь к окружённой Варшаве, нанесли удар в долине Бзуры. В районе Кампиносской пущи дивизия приняла участие в тяжёлых боях на два фронта. В итоге около 30 тыс. поляков прорвалось к столице Польши.
21 сентября дивизия была сменена пехотными частями. Во время боёв за Варшаву дивизия находилась на отдыхе и, хотя ещё продолжались бои между Вислой и Бугом, готовилась к отправке домой.
Потери дивизии в Польской кампании составили: убитыми — 224 человека (из них 22 офицера), ранеными — 575 (35), пропавшими без вести — 81; было также потеряно несколько танков. Большинство потерь пришлось на время боёв под Варшавой.
18 октября 1939 года 1-я лёгкая дивизия была преобразована в 6-ю танковую, при этом за ней был окончательно закреплён 11-й танковый полк, а 6-я танковая бригада как оперативно-тактическое соединение была упразднена.
В конце января 1940 дивизия была передислоцирована в район западнее Бонна, месяц спустя в Вестерфальд, где на реке Лан начались учения по форсированию Мааса. С конца апреля и до начала вторжения во Францию она находилась в районе Майена.