Divisioonan miehistöaines värvättiin Hitler-Jugend-nuorisojärjestön vuonna 1926 syntyneistä jäsenistä, kun taas aliupseeristo ja upseeristo tulivat muista Waffen-SS-yksiköistä. Kesällä 1944 Hitlerjugend-divisioona otti osaa Normandian taisteluihin, jossa se sai tulikasteensa. Normandiassa divisioona puolustautui sitkeästi ja menestyksekkäästi ylivoimaista vihollista vastaan, mutta kärsi erittäin raskaat miehistö- ja kalustotappiot. Joulu–tammikuussa 1944–1945 divisioona osallistui ilman mainittavaa menestystä Ardennien taisteluun osana 6. SS-Panssariarmeijaa.
Talvella ja keväällä 1945 divisioona taisteli itärintamallaUnkarissa ja Itävallassa, ottaen osaa muun muassa Budapestin motin vapautusyrityksiin ja operaatio Frühlingserwacheniin. 12. SS-panssaridivisioona antautui 8. toukokuuta 1945 yhdysvaltalaisille joukoille Enssin lähistöllä Itävallassa.