Sturmpanzer-IV lần đầu tiên tham gia sư đoàn Sturmpanzer-Abteilung 216 là vào tháng 4 năm 1943. Đến tháng 5 năm 1943, nó được chuyển đến Amiens bằng xe lửa nhằm chuẩn bị tham gia trận Kursk. Có tổng cộng ba nhánh công ty sản xuất Sturmpanzer-IV, có nhiệm vụ sản xuất 14 chiếc/tháng. Toàn bộ số Sturmpanzer-IV được di chuyển đến Liên Xô vào ngày 10 tháng 6 năm 1943 để chuẩn bị cho chiến dịch Citadel - chính là trận Kursk. Để sẵn sàng hành động, Sturmpanzer được phần vào sư đoàn cơ động schweres Panzerjäger Regiment 656 ("Heavy Anti-tank Regiment 656") - nhận lệnh từ cụm tập đoàn quân số 9. Nó hỗ trợ bắn phá từ phía Dnepropetrovsk-Zaporozhe đến tận tháng 8. Sau đó bị máy bay tấn công vào ngày 15 tháng 10. Sư đoàn chạy về Đức theo các lực lượng khác sau khi thua trận Kursk.

Khi quân Đồng Minh tiến đến xuống Anzio vào ngày 22 tháng 1 năm 1944, sư đoàn tăng hạng nặng của Đức (trong đó có Sturmpanzer-IV) đã giao chiến một trận ác liệt với thiết giáp Đồng Minh tại thung lũng Po. Cuộc chiến đấu duy trì đến tận năm 1945 khi quân Đồng Minh dùng lực lượng đông hơn đẩy toàn bộ sư đoàn tăng hạng nặng ra khỏi đất Ý.

Sư đoàn Sturmpanzer-Abteilung 217 được cử đến Normandy cùng với sư đoàn Panzer-Kompanie 40 và Panzer-Ersatz Abteilung 18 vào ngày 20 tháng 4 năm 1944 (thêm 14 chiếc nữa được chuyển đến vào tháng 5). Các trận giao đấu giữa thiết giáp Đức và Đồng Minh xảy ra tại nhiều nơi như Condé sur Noireau, Caen,…. Vào ngày 19 tháng 8, sư đoàn cử 17 chiếc Sturmpanzer-IV phòng vệ 3 cứ điểm chính của Đức. Trận đấu diễn ra quyết liệt giữa lực lượng thiết giáp hai phe. Đến tháng 10, toàn bộ sư đoàn chỉ còn lại 22 chiếc Sturmpanzer-IV. Đến tháng 1 năm 1944, tất cả số chúng đều bị bắt hoặc phá huỷ trong trận phản công Ardennes. Số còn lại rút lui về được và bị bắt tại Ruhr Pocket vào tháng 4 năm 1945.

Sư đoàn thiết giáp Sturmpanzer-Abteilung 219 được cử đến Hungary vào giữa tháng 9 năm 1944 nhằm bảo vệ khu vực sản xuất vũ khí của Đức tại đây. Sau khi giao tranh và bị máy bay Đồng Minh ném bom, chỉ còn 10 chiếc còn sót lại. Vào ngày 19 tháng 10, những cuộc ném bom liên tục của quân Đồng Minh đã làm cho chuyến bay tiếp viện quân sự cho số tăng ở đây bị chậm trễ. Số Sturmpanzer-IV còn lại di chuyển lên Budapest và bị lực lượng Hồng Quân bắt giữ.