На 22 июня дислоцировалась в Каменец-Подольской области в районе Чечельника, Гуменцов и Блещановки и входила в состав 55СК подчиненного КОВО. После нападения Германии была включена в состав Юго-Зпадного фронта, однако уже 25-го числа была вместе с 55-м стрелковым корпусом переподчинена новообразованному Южному фронту. К этому времени она была сосредоточена рубеже Могилёв-Ямпольского укрепленного района не имея соприкосновения с противником.

24 июня был образован Южный фронт в составе 9 и 18-й армий. В состав 18-й армии вошла 130сд. Управление 18-й армии создавалось на базе штаба Харьковского военного округа, а командующий войсками округа генерал-лейтенант А.К. Смирнов был назначен командующим армией. Штаб 18-й армий 26 июня прибыл в Каменец-Подольский, развернул командный пункт и на следующий день приступил к управлению соединениями.

К 3 июля закончила развёртывание в Могилев-Подольском УР на рубежеНишевцы, Липчаны, Ярышев, Юрковцы. 7 июля прорвавшиеся с плацдармов на Пруте части противника пытались с ходу захватить ж.д. мост в Могилев-Подольском. Противнику удалось захватить переправу о чем есть запись в дневнике Гальдера: "11 армия форсировала Днестр в районе Могилев-Подольского (железнодорожный мост приспособлен для переправы людей и техники". Однако ответной контратакой силами 130сд и 47тд из состава 18МК плацдарм противника был ликвидирован.

На 12 июля дивизия занимала рубеж Бернашевка, Грушка. По состоянию на 12 июля в дивизии числилось 14 247 человек, 12- 152мм и 32 122мм орудий, 34 - 76мм орудий, 56-45мм орудий, 150 минометов, 16 зен. пулеметов, 170 станковых пулеметов.

К середине июля противник вышел к Днестру на всем рубеже обороны дивизии. Данные авиаразведки свидетельствовали о подтягивании противником крупных сил к Днестру и о подготовке противником к форсированию реки. однако усиливать дивизию оборонявшуюся на рубеже 100км было нечем. Все резервы фронта отправили на ЮЗФ, где обстановка была еще тяжелее. После прорыва в середине июля немцами Летичевского УРа дивизия вместе с другими частями 18-й армии начала отход. К исходу 19 июля она вела бой c противником, поддерживаемым артиллерией и авиацией, на рубеже Бабчинцы — Тростинец — р. Тростинец. 23 июля 130 сд отражала атаки противника в районе Вапнярки. К исходу дня 55-й корпус, ведя бои на своём левом фланге с прорывающимися в направлении Ольшанки и ст. Рудница частями немцев, отошёл на новый рубеж. 130 сд заняла оборону на участке Капустяны — Соколовка.

15-16 июля XXXXIX и LII АК противника прорвали оборону Летичевского УР на стыке 12 и 18 армий и захватив 17 июля Жмеринку стал обходить с севера позиции 55СК. 19 июля немецкие и румынские дивизии XI и XXX АК начали форсирование Днестра на фронте 55СК. Врагу удалось овладеть Лядово, Серебрия, Могилев-Подольск, Бронница, Садковцы, Ямполь и к 21 июля вклинится в оборону 55СК на 20-25км. 20 июля было принято решение начать отход взорвав оставшиеся сооружения Могилев-Подольского УР. К 21 июля части 55СК сдерживали натиск противника на направлении Бронница, Боровка. 130сд занимала рубеж (иск.) Русава, Вилы.

В конце июля немецкие войска прорвали советскую оборону на стыке 9-й и 18-й армий, в результате чего 18-я армия начала отход в северо-восточном и восточном направлениях. 28 июля 130 сд вышла к ст. Бершадь, а к утру 30-го числа сосредоточилась на рубеже Байбузовка — Юзефовка — Бакша. 31 июля дивизия, перешедшая к этому времени Южный Буг, оборонялась рубеже Завалье — Саврань, имея один стрелковый полк в обороне западнее Гетмановки.

В ночь на 2 августа 18-я армия вновь начала отход. К утру 130 сд занимала положение на рубеже Дубиново — Слюсарово — Старая Островка. Согласно директиве штаба ЮФ от 5 августа, армия должна была, прикрываясь арьергардами, начать отход на рубеж Фёдоровка — Братское. Находившиеся в арьергарде 130 сд и 96 гсд утром 7 августа отошли на рубеж Булгарка — Ивановка. К утру 9 августа остатки 55СК (130сд и 96гсд) сосредоточились в районе Белоусовки, где вечером стали переправляться через Южный Буг.

В течение 15 августа 18-я армия в составе 30 кд, 96 гсд, 130 сд, 164 и 169 сд и 437 кап, продолжая отход в восточном направлении, переправилась на восточный берег р. Ингул, ведя бой в тактическом окружении на фронте Пересадовка — ст. Грейгово — ст. Лоцкино — Добрая Криница — Балацкое — Ингулка и стремясь прорваться к Снигирёвке.

К 23 августа армия закончила переправу на левый берег р. Днепр, 130 сд сосредоточилась в районе Большой Лепатихи и Горностаевки.

В период боев в районе Каховского плацдарма противника 96гсд и 130сд разведотрядами оказывали беспокоящие действия на противника. Переправившись через Днепр разведотряды заняли часть Никополя и Золотую Балку.

К исходу 9 сентября дивизия находилась в районе Дмитриевки и совхоза Красный Перекоп. К вечеру 12-го числа она совместно с частями 296 сд вышла на рубеж (иск.) Рубановка — Шевченко — Малая Благовещенка.

На 15 сентября дивизия насчитывала 6708чел., 47 орудий, 17 орудий пто, 13 миномет, 51 станковый и 173 ручных пулемета.

Отошедшие к Мелитополю 9 и 18 армия считались немцами разбитыми и против них были выдвинуты только румынские части. Командование Южного фронта заметило перегруппировку противника около Днепра. Немецкий XXXXIXAK сменялся на своем участке румынским горным корпусом. Так как 18 армия получила свежие соединения (4 и 136сд, 2 и 15тбр) было решено организовать контрнаступление на участке румынских войск. Части 18-й армии ударом вдоль днепровских плавней должны были разбить левое крыло 3-й румынской армии и окружить румынские части. С 26 сентября ударная группа 18А перешла в наступление. Группа включала в себя 164сд с 394кап, 4сд с 266кап, 130сд с 268кап и 2тбр. 27.9.1941 г. дивизия во взаимодействии с частями 136-й и 4-й сд наносят удар с рубежа в районе Михайловки в направлении на Покровку. Действуя на направлении главного удара, части дивизии, разгромив румынскую стрелковую бригаду, стремительно продвигаются вперед.

К 27 сентября ударной группе 18А удалось нанести большие потери румынским войскам. 2, 3, 4гсбр румын понесли большие потери/ Уже в первый день были захвачены большие трофеи: несколько сот пленных, артиллерийские орудия, пулеметы, минометы и т.д.. 130сд вела бой вместе с 4сд за вост. часть М.Белозерки.

Манштейн писал: «26 сентября противник перешел здесь в наступление на Восточный фронт нашей армии двумя новыми армиями, 18-й и 19-й , в составе двенадцати дивизий, частично вновь прибывших, частично заново пополненных. Правда, первый удар по фронту 30 ак не имел успеха, но обстановка стала весьма напряженной. Зато в полосе 3 румынской армии противник сбил с позиций 4 горную бригаду и пробил во фронте армии брешь шириной 15 км. Эта бригада потеряла почти всю свою артиллерию и, казалось, совсем утратила боеспособность. Две другие румынские горные бригады также понесли большие потери. Не оставалось ничего иного, как приказать германскому горному корпусу, уже приближавшемуся к Перекопскому перешейку, повернуть назад, чтобы восстановить положение на фронте 3 румынской армии».

Вернувшиеся на свои позиции немецкие горные дивизии смогли контратаками сдержать дальнейшее продвижение наших войск. С 30 сентября 18А была вынуждена перейти к обороне. К ее тылам стремительно приближались моторизованные корпуса 1Тгр Клейста.

Утром 4 октября части дивизии, следуя в заданные районы, подверглись артиллерийскому обстрелу с западной окраины селения Жеребец и южной окраины села Хитровка. Командир дивизии сразу понял, что противник упредил его в занятии отсечного рубежа Любицкое, Царицын Кут, река Копка и приказал занять оборону на рубеже, которого достигли части. Поэтому создавалась эта оборона в невыгодных условиях и под сильным огневым воздействием врага. Приданной дивизии 4-й противотанковой артиллерийской бригаде командир дивизии поставил задачу оборонять участок Веселянка, (иск.) Новопавловка, Орехов и не допустить прорыва моторизованных и танковых частей от селения Жеребец на город Орехов. Полки 130-й стрелковой заняли оборону на рубеже Новопавловка, Веселянка.

5 октября 1-й танковая армия вермахта вышла к Азовскому морю у Бердянска, взяв таким образом 18-ю армию в окружение в районе c. Черниговка. Командир 130 сд Ковалёв Ф. А. погиб под гусеницами немецких танков.

10 октября остаткам 130-й стрелковой дивизии удалось пробиться к своим, а 20 октября 1941 года она была расформирована.