Сформирована в июле 1941г. из 59-й танковой дивизии.

С 18 июля сосредоточилась в р-не. Кубинки в резерве Главного командования.

В середине августа их за тяжелой обстановки сложившейся в центральном секторе советско-германского фронта перебрасывается в состав вновь образованного Брянского фронта. 21 августа выгружается на ст. Выгоничи.

28 августа дивизия получила приказ выдвинуться в район Калиновский, Половецкий, где войти в состав подвижной группы генерал-майора Ермакова (108тд, 141тбр, 4кд). К этому моменту моторизованные соединения XXIV и XXXVIIMK 2ТГр продвигались в южном направлении и форсировали Десну у Новгород-Северского. 17 тд из состава XXXVIIMK прикрывала правый фланг танковой группы Гудериана от Почепа до Трубчевска. Подвижная группа должна была нанести контрудар по этому флангу.

Выступив утром 30 августа на марш дивизия подверглась интенсивному налету авиации противника. К вечеру 30 августа дивизия вступила в бой с 17тд в районе Чеховка, Карбовка (10км с-в Погар). Предпринятая танковым полком дивизии атака на Романовку была неудачной. Из-за атак авиации было потеряно до 50% артиллерии, 1 КВ, 3 Т-34 и 5 Т-40.

Утром 31 августа к месту боев с севера подошла 18тд противника, которая перешла в атаку на позиции дивизии в районе Чеховки. В результате дневного боя дивизия была вынуждена отойти со своих позиций и к исходу дня оказалась в окружении в лесу восточнее Чеховки. Потери за 1-2 сентября составили 1 КВ, 24 Т-34 и 8 Т-40.

Израсходовав горючие и боеприпасы командир дивизии решил пробиваться из окружения в северном направлении на Ширяевку. В дивизии к этому моменты оставалось 1 КВ, 8 Т-34, 6 Т-40, 6 БА-10, 7 орудий. Прорыв прошел успешно. Однако часть 2 эшелона при прорыве была разгромлена противником. В дальнейшем из-за отсутствия горючего пришлось оставить 1 КВ, 4 Т-34 и 2 БА.Потери в личном составе составили ~500-600чел. Выйдя из окружения 7 сентября дивизия насчитывала 2 КВ, 7 Т-34, 2 Т-40, 3 БА-20, 3 76мм орудия и 8 зенитных орудия. Всего 1200чел. личного состава.

В конце сентября сосредоточилась в зап. Брянска в резерве. К 20 сентября 3 КВ, 17 Т-34, 20 Т-40.

Еще 30 сентября немецкие войска перешли в наступление против левого крыла Брянского фронта. 3 октября противник также атаковал части 260сд 50А оборонявшейся на Брянском направлении. В помощь дивизии была направлена 108тд для ликвидации прорыва противника. Немцы заняли Столбы, Пашново, Самарка, но ответной контратакой 108тд 4 октября были отброшены из Пашново.

Обстановка на Брянском фронте стремительно менялась. 4 октября части 2Тгр ворвался в Орел, а 18тд противника приближалась с юга к Карачеву. В ночь на 5 октября дивизия по приказу командующего Брянским фронтом совершает марш в район Карачева и к утру прибывает туда. После выхода в район Карачева главные силы дивизии были сосредоточены в лесу в районе Одрино (в 6 километрах к северо-востоку от Карачева). Здесь же в Карачеве разгружались часть подразделений 194сд.

Для обороны Карачевского района была создана группа войск в составе частей 194-й стрелковой дивизии (командир полковник Д.К. Мальков) и 108-й танковой дивизии под общим командованием генерал-лейтенанта М.А. Рейтера и бригадного комиссара В.Е. Макарова. Группа получила задачу занять оборону на подступах к Карачеву, на рубежах Малая Бошинка-Рудаки (протяженностью 15 км), фронтом на юг и юго-восток. Не успели части дивизии выйти на рубежи обороны, как с ходу вступили в бой.

Вечером 5-го октября противник ворвался на южную окраину Карачева, но северная и западная окраины города еще удерживались нашими частями. Мост через Снежеть был взорван, и противник не мог сразу пройти по шоссе из Карачева на Брянск. 6-го октября Карачев оказался полностью в руках противника, немецкие танки устремились с востока на Брянск. В тот же день и Брянск оказался в руках врага.

В 6 утра 5 октября 216-й танковый полк занял исходные позиции для атаки в направлении на Павловичи и восточной окраины Горбачи. Израсходовав боеприпасы, к 13.00 танки вышли на сборный пункт Жирятино. В 14.30 авиация противника в составе 12 самолетов нанесла бомбовый удар по танкам. Были подбиты и сгорели 3 Т-34, 6 Т-40, 2 автомашины.

6 октября выпал первый снег. Он быстро растаял и превратил дороги в реки жидкой грязи. Утром опять начались атаки Карачева, в 10 утра город бомбили, и немцы начали обходить его слева. В полдень частям, оборонявшим город, был отдан приказ отходить, чтобы не оказаться в окружении.

Ударную группу прорыва сформировали из усиленного 405-го мотомеханизированного полка 194-й стрелковой дивизии. Возглавил прорыв через позиции немецкого моторизованного полка «Великая Германия» командир полка подполковник Федор Федорович Сажин. Мост на шоссе Орел — Брянск через реку Снежеть при отступлении был взорван. Дивизия вырвалась из окружения.

Захватив Карачев, силы немецкого 47-го моторизованного корпуса по лесной дороге Свень — Брянск устремились в тыл 50-й армии и к Брянску. Одновременно 2-я немецкая полевая армия прорвала оборону 50-й армии и повернула навстречу войскам Гудериана, чтобы соединиться с ними в районе Брянска. Таким образом, противник перерезал все коммуникации Брянского фронта, занял построенные в тылу укрепления и поставил войска Брянского фронта в условия оперативного окружения. Войска фронта оказались рассеченными на части, а пути их отхода — перехваченными.

10 октября 108-я танковая дивизия совершила отход по маршруту Клен — Вытебет — Просвет — Каменка и к 19.00 сосредоточилась в районе Вытебет — Каменка — Каменский. Штаб дивизии расположился в Каменке. Но из-за отсутствия горючего 11 октября дивизия уже не могла продвигаться дальше. Было выставлено боевое охранение. Выбираясь из Брянского леса, дивизия была вынуждена оставить четыре танка Т-34 в районе высоты 169.3. Один танк КВ подорвался на фугасе в районе высоты 182.7 в лесу западнее Подлесного.

Из окружения дивизия вышла 22–24 октября. В ее составе к этому времени было 17 боевых машин (2 КВ, 7 Т-34, 2 Т-40, 3 БА-10, 3 БА-20), три 76-мм орудия, восемь зенитных орудий и 1200 человек личного состава. Полностью были сохранены все тылы дивизии. Остальная часть соединения продолжала оставаться в районе села Брусничного, угрожая флангу и тылу группировки противника на этом направлении.

После выхода из окружения дивизия находилась в районе вост. Белева, после прорыва противника 25-28 октября от Мценска на Плавск перебрасывалась в район Плавска для занятия рубеже по р.Плава, однако занять этот рубеж не сумела ввиду захвата Плавска противником. Вела бои вост. Плавска, а 31 октября в сводках находится уже в районе Тулы в составе 50А. Дивизия потеряла всю мат часть и была отведена для пополнения в район Анишино и Венева. Предполагалось доукомплектовать дивизию танками. Есть нелицеприятная запись в документах о командном составе дивизии: "крайне плохо ведут себя командиры дивизии, комиссары (открыто живут с бабами) и мало ходят на позиции. Поэтому их приходится на фронт буквально таскать."

В начале ноября 1941 года дивизия была выведена на переформирование в город Владимир. 10 ноября после продолжительного периода действий без материальной части дивизия получила из Москвы 10 танков КВ и 20 Т-60. С 19 ноября 1941 года она вошла в состав Западного фронта.

19 ноября дивизия была спешно выдвинута из Венева в район стыка 413 и 299сд, где прорвались моторизованные части XXIVТК 2ТА Гудериана. Сосредоточившись в районе Березовка перешла в контраступление на Быково (зап. Сталиногорска), однако атака успеха не имела. Заняла оборону на ю-в окраине Шаховское. Вела оборонительный бой вместе с 299сд в районе Шаховское. Танки противника прорвались к штабу дивизии и в ее тыл. Ввиду обхода левого фланга отошла 21 ноября за р.Шать с-з Сталиногорска. С 21 ноября дивизия в документах числится уже как 108тбр. Продолжая отход под напором немецкой 17тд отошла к исх. 22 ноября к Веневу. Потери дивизии за 23 ноября в боях под Веневом составили 2 КВ, 1 Т-34 и 7 Т-60. Понеся 24 и 25 ноября в боях под Веневом большие потери. Остатки дивизии (до 150чел. мотопехоты) отошли на сев. берег р.Остер в районе Грабоново. Здесь дивизия оборонялась 25-26 ноября. Тылы дивизии собирались в районе Козловка, куда подходили отдельные подбитые танки. Затем остатки дивизии отходили в районе с-в Мордвеса, а после успешного контрудара частей 1ГвКК отбросившего вражеские танковые части от Каширы к Мордвесу остатки дивизии в начале декабря 41г. были отведены в район Зарайска.

Дивизия участвовала в обороне Тулы. Ее командир — полковник Иванов одновременно являлся начальником Тульского гарнизона. 2 декабря дивизия была расформирована, а на ее базе создана 108-я отдельная танковая бригада под командованием полковника С. А. Иванова.