В начале декабря 41г. дивизия прибыла в районе Москвы и сосредоточилась в районе Нахабино, Красногорска. Дивизия входила в состав 16А Рокоссовского, но после успешного перехода наших войск в контрнаступление в направлении Истры и Солнечногорска была передана в состав 5А Говорова. К 10 декабря вышла в районе Власово, Мышкино на берегу Москвы-реки. Здесь в центре построения 5А сосредотачивалась ударная группа в составе 19, 329, 336сд, 18сбр, нескольких танковых батальонов и 2ГвКК.

С утра 11 декабря дивизия перешла в наступление перейдя по льду Москву-реку и овладела деревнями Хотяжи, Михайловское и Апариха. 12 декабря развивая успех дивизия продвинулась на 5км овладев пос.Колюбакино. Несмотря на то что ударной группе были приданы танковые батальоны организация переправы танков через реку требовала устройства ледяных переправ. Первые дни наступление пока оборудовались переправы танки усиления оставались на южном берегу реки. В прорыв зап. Локотни по лесам в тыл противника был введен 2ГвКК, что вызвало панику в тылу врага и его части перед правым крылом 5А начали отход. Овладев Колюбакино дивизия вела бои за Апальщино. Левее удачный прорыв на Томшино совершила 50сд. В обороне противника на стыке VII И IXАК зияла большая дыра. Сломив оборону противника в районе Апальщино к 15 декабря продвинулась в с-з направлении до Горбово. С 16 декабря прикрывшись арьергардами противника начал отход. К исх. 17 декабря вышла к дороге Руза-Таболово. К 19 декабря вышла к р.Руза с-з г.Руза. 21 декабря переправилась через р.Руза в районе Сытьково. Но развить успех части дивизии не смогли и будучи контратакованы отступили на вост. берег Рузы. Здесь противнику удалось организовать сильный оборонительный рубеж и после нескольких неудачных попыток его прорвать с 25 декабря части 5А временно перешли к обороне. В кровопролитных боях на территории Рузского района, 329сд потеряла трех командиров стрелковых полков: при штурме Колюбакино 12.12.1941 убит командир 1110 сп майор Алексеев, а на реке Руза убит командир 1114сп майор Котов и ранен командир 1112сп майор Серебряков.

13 января сдав свои позиции в районе Рузы 329сд была переброшена автотранспортом на левый фланг 5А. С 16 января перешла в наступление из-за левого фланга 108сд в направлении на Можайск с ю-в.. К 19 января вышла к Язево юж.Можайска.

В конце января 42г. включена в состав 33А. Совершив марш Верея-ст.Угрюмово к 31 января сосредоточилась в районе Износки откуда двинулась в прорыв к Вязьме вслед за ударной группой 33А (113, 160, 338сд). Части 33А перешли 2 февраля в наступление на Вязьму с ю-в, но 329сд продолжила марш в зап. напр. к жд Вязьма-Брянск и 4 февраля захватила ст.Волоста-Пятница на которой было захвачено 150 вагонов, 8 танков из к-рых. 6 исправных и др. вооружение. С 3 февраля на Вязьму с ю-з вели наступление кав. дивизии 1ГвКК Белова. 329сд не имея связи со штабом 33А также участвовала в наступлении на Вязьму вдоль жд. Впрочем натолкнувшись на сильную оборону кавалеристы Белова, как и части 33А прорваться в Вязьме не смогли.

С 5 февраля немецкие войска при поддержке танков перешли к контратакам отбросив наступавшие с ю-в на Вязьму части 33А. 329сд было приказано продолжать наступление на Нестерово вместе с кавалеристами Белова, подчинив себе части 250адп высаженного в районе юж.Знаменского. Наступавшие от Вязьмы на юг немецкие моторизованные части овладели Блохино, Ермаки отрезав дивизию от основных сил ударной группы 33А. Часть сил 890ап и подразделений дивизии были отрезаны от осн. сил дивизии были вынуждены перейти к обороне под командой зам. командира дивизии полк. Иванова в районе Тетерино, Лядное. Тылы и артполк оказались вне кольца окружения 33А.

С 10 февраля 329сд вошла в состав группы генерала Белова. Дивизия занимала оборону от Мишинка-ст.Волосто-Пятница и далее до Лосьмино. Левее действовали кавалеристы 1ГвКК Белова, правее занимал оборону десантный 250вдп подчиненный командиру дивизии. Правый фланг дивизии был открыт. До начала марта существенных изменений в обороне 329сд не было. Немцы не проявляли активности. Снабжение продфуражем осуществлялось за счет местного населения. Боеприпасы и вооружение добывались на полях брошенных Красной Армией в октябре 41г..

3-4 марта моторизованные части противника сходящимися ударами окружили 329сд и 250вдп. Для удара им навстречу была организована группа из 2гвкд, 41кд, 8вдбр. Несколько дней окруженные части оборонялись в районе ст. Волоста-Пятница, после чего к 10 марта мелкими группами начали выходить на ю-з в район Никольское. Далее остатки дивизии были сосредоточены в районе Теплушки, Потапово. Командир дивизии полк. Андрусенко выiел с группой до 200чел. вместе с комиссаром дивизии, нач. штаба. Всего из окружения вышло до 400чел.. Больше крупных групп из окружения не выходило. Дивизия в боях под Вязьмой понесла большие потери. Вышедшие из окружения части дивизии частично отводились в тыл для приведения в порядок, частично заняли оборону в районе Митрохино (зап. раз. Годуновка).

Командир 329-й стрелковой дивизии К.М.Андрусенко был отстранен от должности, а дивизию возглавил бывший командир 250-го воздушно-десантного полка майор Н.Л.Солдатов. Впоследствии К.М.Андрусенко и комиссар дивизии Д.П.Сизов «за бездеятельность при выходе дивизии из окружения» будут приговорены к расстрелу. Оба осужденных были эвакуированы на «большую землю». Смертный приговор будет заменен на «10 лет лишения свободы с отправкой в действующую армию».

13 апреля в ходе контратак частей 329сд, 2гвкд, 4ВДК и отряда "Жабо" немцы были вынуждены оставить ст.Угра и отойти на юг вдоль жд. На 1 мая 42г. насчитывала 1870чел. На вооружении было 2 76мм, 5 45мм и 2 37мм орудия, 2 120мм, 1 107мм, 8 82мм минометов, 25 станк., 75 ручн. пулем..

В конце мая 42г. немецкие войска начали операцию по разгрому частей 1ГвКК и 4ВДК. Против частей 329сд из района Знаменское 23 мая перешла в наступление 5тд противника. Под напором противника 329сд оставила Хватов завод, Сидоровичи, Сельцо. К первым дням июня 42г. возможности продолжать борьбу в окружении у частей кавкорпуса Белова и десантников 4ВДК были практически исчерпаны. 5 июня немецкие войска овладели г.Дорогобуж. 6 июня генерал Белов принял решение на прорыв из окружения. 7 июня оборона противника в дальнем ю-з углу занимаемого партизанского района была прорвана и части группы начали рейд по тылам противника. 19-20 июня группа Белова прорвалась из окружения в районе Кирова на соединение с частями 10А.

22 августа 1942 года дивизия была официально расформирована.