Сформирована в ноябре 1922 как 4-я кд; с января 1923 – 3-я кд.

За боевые заслуги в Гражданской войне частей, которые вошли в её состав при формировании, дивизии присвоено наименование «Бессарабская» (1924), с 1925 — имени Г. И. Котовского, была награждена орденом Ленина (1935), Почётным революционным Красным Знаменем и орденом Красного Знамени (1928).

В 1939 – 40 участвовала в освобождении Западной Украины, Северной Буковины и Бессарабии.

В ходе Великой Отечественной войны дивизия входила в состав многих армий, вела оборонительные бои на Украине, затем участвовала в Сталинградской битве, в Ростовской 1943, Смоленской, Белорусской, Млавско-Эльбингской, Восточно-Померанской и Берлинской наступательных операциях.

За боевые заслуги преобразована в 5-ю гвардейскую кд (дек. 1941), удостоена почётного наименования «Танненбергская» (февр. 1945), награждена орденом Суворова 2-й степени; свыше 10 тысяч её воинов награждены орденами и медалями, 3 присвоено звание Героя Советского Союза.

Дивизией командовали: генерал-майор М. Ф. Малеев (1941 – 42), полковник, с апреля 1943 генерал-майор Н. С. Чепуркин (1942 – 45).