Сформирована в июле 1941г. на базе 53-й танковой дивизии.

К 18 июля сосредоточилась в р-не. Спасс-Деменска. В связи с прорывом противника и захватом им г. Ельни дивизия 20 июля выступила на фронт. Дивизия была укомплектована танками на 20%, автотранспортом на 40%. 20 июля сводный танковый полк и мотострелковый батальон с дивизионом 122мм орудий выступили к г. Ельня.

В боях с 22 по 25 июля танковый полк в боях потерял до 75% техники, а мотострелковый до 40%. 210 и 211тп продолжали находится в районах сосредоточения около Верхуличи ожидая поступления техники. 23 июля 211тп получил 24 Т-34 и 36 БТ и 25 июля полк повел атаку на г. Ельня. В первом же бою полк потерял 85% техники, командир полка был тяжело ранен.

Сводный полк вел ожесточенные бои с 22 по 31 июля понеся тяжелые потери. Был ранен командир полка. Из боевой техники оставался только один танк. После ожесточенных боев из-за малочисленности дивизии ее части перешли 28 июля к обороне на рубеже Коробы, Погарнова.

К 30 июля в дивизии было около 50 боеспособных танков. Большие потери также понесла пехота дивизии и ее численность сократилась до одного батальона, которому было необходимо удерживать фронт 8-10км, что при серьезной угрозе со стороны противника было невозможно. 2 августа войска 24А со всех сторон атаковала Ельнинский выступ. 105тд удалось занять Топорково.

Перейдя 8 августа в новое наступление дивизия вела бои за Погарново. Наступление на Ельню с ю-в направления было неудачным, хотя попытки предпринимались практически ежедневно. 18 августа дивизия выводилась в резерв и сменялась частями 120сд. К этому моменту 105тд насчитывала всего 500 активных штыков.

С 19 августа 105тд была переброшена на участок 102тд наступавшей вместе с 107сд с севера на Ельню, где части 105тд вошли в подчинение 102тд.

13 сентября 1941 дивизия была расформирована, а ее части пошли на формирование 146-й танковой бригады 13 сентября 1941 года. Командир дивизии полковой комиссар Бирюков (он же и комиссар дивизии) приказом Жукова, как «неоправдавший свое назначение», назначен с понижением.