Формирование дивизии началось 23 августа 41г. в СибВО (лагерь Черемушки в 12 км ю-в Омска). Основой формирования являлись: кадры офицерского состава — выпуск курсантов из Омского пехотного и Томского артиллерийских училищ сержантским и рядовым составом за счёт призыва из запаса военнообязанных из Омской, Новосибирской областей, Алтайского края. Боевая подготовка продолжалась до 5 ноября 41г. Бойцы обучались огневой подготовке, тактике, рукопашному бою. На 5 ноября насчитывала 10822чел.. Вооружение составляло 1726 винтовок, 6 автоматов, 8 станк., 13 ручн. пулеметов, 8 120мм, 2 82мм, 2 50мм миномета, 3 45мм орудия. 5 легк., 52 груз. автомашины. С 5 по 14 ноября 16 эшелонами была отправлена из Омска ближе к фронту в Вологодскую область (пос. Вожега).

Вошла в состав 58РезА. Здесь боевая подготовка соединения продолжилась. К концу ноября совершила 200км марш в район Игнатово ближе к Онежскому озеру. К концу декабря в дивизии были получены на вооружение стрелковое вооружение теперь составлявшее (8045шт.), 191 свт, 25 ст., 25 ручн. пулеметов., 7 76мм, 3 45мм орудия. Количество минометов оставалось прежним. Боевая подготовка и строительсво оборонительного рубежа длились до начала февраля 42г.. 8 февраля на основании директивы Ставки ВГК дивизия получила приказ выйти маршем в район Череповца для отправки на СЗФ.

К 19 февраля сосредоточилась в районе Череповца. 20 февраля началась погрузка в эшелоны. К 2 марта основные силы дивизии выгрузились на ст.Валдай. Отсюда подразделения 364сд выступили походным маршем в район Старой Руссы в состав 1УдА. Части СЗФ завершили окружение Демянской группировки противника и теперь вели бои по разгрому Старо Русской группировки врага. Понимая, что противник наверняка решится деблокировать свои окруженные части. Наиболее очевидным направлением для деблокады была дорога от Старой Руссы на ю-з через Рамушево. Всю вторую половину февраля части 11 и 1УдА вели ожесточенные наступательные бои стараясь окружить и разгромить гарнизон Старой Руссы, однако успеха не имели. Перебросив сюда резервы немцы смогли отбить все атаки.

К 6 марта части 364сд сосредоточились в районе Андроново, Святогорша на р.Полисть во втором эшелоне 1УдА. Во время марша и в районе расположения части дивизии подвергалось налетам немецкой авиации из-за чего наши войска несли непрерывные потери. Из-за недостатка автотранспорта подразделения испытывали затруднения в продовольствии и фураже. 12 марта выдвинута севернее в районе Трохово также заняв рубеж по р. Полисть во втором эшелоне армии. 16 марта получила приказ совершить марша на 40км в южном направлении в район Бол.Ясны (между Старой Руссой и Холмом).

20 марта немецкие войска перешли в наступление с целью деблокады Демянской группировки. АТаковав после сильнейшей авиабомбардировки и обстрела артиллерии части 1УдА противник прорвал оборону наших войск на р.Полисть продвинувшись на 5-6км. Для ликвидации прорыва к участку наступления были брошены 44сбр из резерва 1УдА, 62сбр из состава 11А и 2 стрелковых полка 364сд. 1214 и 1212сп дивизии выступили вечером 21 марта маршем в район Соколово. 1216сп оставался в прежнем районе вести оборонительные работы. К утру 22 марта полки сосредоточились в указанном районе. Немецкая авиация непрерывно бомбила район сосредоточения наших войск и дороги. Сильный ущерб понесли тылы дивизии двигавшиеся от Воскресенское.

1214сп был к вечеру 22 марта вдвинут к Зубакино на р.Порусья для нанесения флангового контрудара по прорвавшимся к Маврино частям противника. Утром 23 марта полк перешел в атаку но подвергшись непрерывным налетам немецкой авиации успех не имел. К атакам вскоре присоединился и 1216сп но из за действий безнаказанно действовавшей на малых высотах немецкой авиации понес большие потери не имея успеха в атаке. К району бд подходил 1212сп. Немецкие войска развивая наступление в открытый стык 364сд и 2гвсбр на вост. берегу р.Порусья вышли к Шапкино и Колышкино на р.Редья. 25 марта возобновив наступление немцы оттеснили 1214 и 1216сп к Соколово. 1212сп был выдвинут к Колышкино на р.Редья остановив продвигавшиеся на В.Село части врага. 26 марта противнику удалось ворваться в В.Село но ответной контратакой были вбиты. Полк в бою за В.Село (в основном от авиации) понес большие потери и насчитывал всего ок. 200шт.. 1214сп отошел к Ожедова потеряв 628чел. с 22 по 25 марта.

Потери дивизии с 21 марта по 1 апреля составили 5024чел, из которых больше всего потерял 1212сп. Полк был фактически разгромлен и введен на переформирование. Дивизия сосредоточилась в районе Н.Село и получила 1000чел. пополнения. Прибывшее пополнение вооружали винтовками (без штыков) собранными на поле боя. Подготовка пополнения была низкой. Вражеская авиация снизила активность из-за плохой погоды. Однако началась весенняя распутица. Таяние снегов превратило все дороги в непроезжее состояние, что сильно ухудшило условия подвоза грузов снабжения. Из-за выхода противника к р.Робья у наших войск оставалась фактически только дорога вдоль Ловати или кружным путем к Осташкову.

На 1 апреля в 364сд было 4793чел.. На 7 апреля в дивизии боеприпасов было снарядов 76мм 0,7-0,9-б/к, 122мм 0,9-б/к. Мин оставалось 120мм 90шт., 80мм 250шт. С началом апреля дивизия атаковала по зап. берегу р.Робья с целью овладения Чернышево и Ожедова 1. Левее наступала 201сд, правее 129сд. Однако перешедшие в наступление части столкнулись с сильной обороной и успеха не имели. Вновь возобновила налеты немецкая авиация. Части 1УдА уже понесли большие потери и были немногочисленными. Этим, а также большими проблемами с доставкой боеприпасов объяснялся неуспех атак наших войск. В связи с началом весенней распутицы район занимаемый 364сд заливался водой. 18-19 апреля немецкие войска попытались атакой вклинится в стык 129 и 364сд но огнем наших войск положение было восстановлено. 20 апреля севернее участка 364сд противнику удалось выйти в районе Рамушево к р.Ловать. Тем самым был пробит узкий коридор к частям окруженного IIАК. До конца апреля 42г. дивизия находилась в обороне в районе Вел.Село. Было получено пополнение в 760чел..

Потери 364сд с 20 марта по 5 мая были наибольшими в частях 1УдА. Дивизия потеряла за этот период 7479чел., из которых 4039чел. пропало без вести (больше всех потерял 1212сп). На 20 апреля в частях 1УдА было всего 0,2-0,4 бк боеприпасов мин и артиллерии. Ввиду выхода противника к р.Ловать и перерезания коммуникаций на север у частей 1УдА оставался только вариант снабжения из Осташкова. Линия коммуникаций растянулась на 220км, кроме того состояние дорог было совершенно непригодным для работы автотранспорта. Уровень больших и малых рек продолжал подниматься. Через р.Ловать в нашем тылу не было моста. Грузы доставлялись до переправы через Ловать у Горки, а дальше автотранспортом и гужтранспортом армии в войска. Из-за весеннего таяния снега сани имевшиеся в войсках стали ненужными, а колесные телеги еще не были получены из Осташкова. В двух автобатах 1УдА было 78 зис-5 и 343 газ-аа. По воздуху была возможность доставки сухарей и консервов. Однако такой способ снабжения обеспечивал только выдачу сухпайков из 80гр на бойца. Тыловые части получали по 50гр.

С 10 апреля по 25 июня находилась в обороне, с 26 июня по 10 августа в резерве 1УдА. 1216сп и 2/1214сп участвовали в частной наст. операции 1ГвСК и захватывают д.Коровитчино. В июне немецкие войска перешли в наступление против левого фланга 1УдА. С целью создания прочной обороны наши войска отводились за р.Робья. 364сд была выведена в резерв на вост. берег р.Ловать.

С 10 августа по 6 сентября в составе 1ГвСК вела наступательные бои за Бяково, Омычкино. Затем до осени 1942 занимала позиционную оборону на рубеже реки Ловать.

23.09.1942 364-я стрелковая дивизия выводится в резерв Ставки ВГК и включается в состав 2-й резервной армии. Прибыв в состав 2РезА приступила к боевой подготовке. Командующим 2РезА был генерал-майор Антонюк. Пополнение в состав дивизии долго не прибывало и обучение проходило при сокращенном боевом составе полков. В течении октября-ноября 42г. были проведены штабные и дивизионные учения. Обучение проходило в соответствии с приказом НКО №306. Лишь к концу ноября было получено пополнение. 8 декабря было получено распоряжение о переброске дивизии на Волховский фронт. Совершив марш к Вологде дивизия была погружена в жд эшелоны и направилась на фронт.

В декабре 1942 соединение было направлено на Волховский фронт, где вошло в состав 8-й армии (поступила в действующую армию 14.12.1942). Здесь дивизия приняла участие в наступательной операции «Искра» (14-30.01.1943). 10 января 43г. прибыла на ВолхФ и была включена в состав 8А. Участвовала в прорыве блокады Ленинграда. Вела бои в районе Гайтолово. Действуя малыми группами подразделения дивизии уничтожали дзоты и блиндажи. 29 января была включена в состав 2УдА. Сменила части 18сд в районе Синявино. Данная высота имела важное значение в системе обороны Синявинского узла господствуя над местностью. С нее в ясную погоду просматривались Раб. пос. №1, 7 и даже г.Шлиссельбург. 1214сп был изъят из состава дивизии и она действовала двумя сп. В жестокой схватке в ночь на 31 января данная высота была захвачена. До 12 февраля немцы предприняли 14 контратак стремясь выбить наши войска с высоты, но все атаки были отбиты. За проявленное мужество командир дивизии генерал-майор Соловьев Ф.Я. был награжден Орденом Кутузова 2-й степени. 11 марта закончив бои под Синявино быдла передана из состава 2УдА в 8А ВолхФ. В мартовской Мгинской операции должна была развивать успех 378сд но ввиду неуспеха наступления в бой не вводилась. С наступлением весенней распутицы подразделения приступили к доукомплектованию и нормальному обучению и боевому сколачиванию. Март-июнь 43г. были месяцами напряженной боевой учебы.

В течении марта, апреля, мая, июня 44г. занималась боевой подготовкой. Вела бои на этом участке с 22 июля по 28 августа, после чего находилась до января 44г. в обороне.

С 22 июля по 28 августа вновь участвовала в боях. Затем до 21 января занимает оборону. С 21 января по 26 января 44г.вела наступательные бои в районе Карбусель. Прорвав оборону противника развивает успех на Тосно. 26 января овладела этим поселком за что получила почетное наименование "Тосненская".

С 17 по 21 февраля 44г. прорвав укрепленную полосу противника продвинулась на глубину 24км. После окончания этой операции дивизия вошла в состав 54-й армии и в дальнейшем действовала на псковском направлении. С 17 по 21 февраля вела бои на укрепленной линии обороны немецких войск в районе Верх. Прихон. 30 марта-4 апреля 44г. вновь прорывает вражескую оборону в районе Весня, Абросово и выходит к ш.Псков-Остров. С 30 апреля вошла в состав 123СК.

С 3 мая по 23 июня 44г. доукомплектовав свои части приступает к боевой учебе. С 23 июня по 26 июня вела упорные бои в район Погостище, Зуево. В июле 44г. в ходе преследования противника вступила 20 июля на территорию Латвии. Освободила город Абрене (22.07.1944). 25 июля 1944 года при помощи советских латвийских партизан полк 364-й стрелковой дивизии форсировал реку Лиепна, занял деревню Капуга и отрезал противнику возможность отхода к городу Лиепна. Прошла с боями 150км. После этого соединение было задействовано в Тартуской операции (10.08-06.09.1944), в ходе которой дивизия освободила город Алуксне (19.08.1944). В дальнейшем дивизия также приняла участие в Рижской наступательной операции (14.09-21.10.1944). Приняла участие в Рижской наступательной операции (14.09-21.10.1944). После боев районе Дригули совершила марш вы район Митава откуда с 10 декабря отбыла в состав 1БелФ.

С 30 марта по 4 апреля прорвала оборону противника выйдя к жд Остро-Псков. С 30 апреля в составе 123СК. С 3 мая по 23 июня находилась на доукомплектовании. С 23 июня по 26 июня вела упорные бои в Погостище, Зуево, Вощинино.

14.12.1944 364-я стрелковая дивизия была выведена в резерв Ставки ВГК и с другими силами 3-й ударной армии переброшена на 1-й Белорусский фронт. В составе войск этого фронта дивизия участвует в Варшавско-Познанской операции (14.01-03.02.1945). 18 декабря первые эшелоны прибыли на ст.Мрозы в Польше. До 4 января 45г. занимается боевой подготовкой. Совершила 120км марш к фронту войдя в состав 69А. С 8 января приняла оборону по Висле в районе Демблина войдя в состав 69А. С 15 января перешла в наступление форсировав Вислу. Овладела г.Козенице. С 18 января по 6 февраля совершила длительный марш вслед за наступающими армиями. Вела бои в районе Флатов с окруженной Шнейдемюльской группировкойй врага. К 13 февраля сосредоточилась в районе Денцих. Сменила части 23сд, 397сд, 75сд, 12гвсд в районе Альт-Любитц. Участвует в Арнсвальде-Кольбергской операции (01-18.03.1945).

После её завершения дивизия была передислоцирована на берлинское направление и приняла участие в Берлинской наступательной операции (16.04-02.05.1945), причём соединение участвовало непосредственно в штурме столицы Третьего рейха.

Директивой Ставки ВГК № 11095 от 29.05.1945 дивизия была включена в состав Группы советских оккупационных войск в Германии, сформированной на базе 1-го Белорусского фронта.