En febrero de 1944, empezó la producción del último modelo del Panzer IV, el Ausf.J. El Ausf.J se diferenciaba del Ausf.H en que el sistema transversal de la torreta eléctrica y el motor auxiliar se sustituían por un sistema manual y un depósito de combustible de 200l, con el fin de aumentar la autonomía de 210km a 320km. Además, tenía una capa de blindaje más gruesa en el techo de la torreta y un sistema de defensa a corta distancia. El modelo Ausf. J de 25 toneladas de peso y 2,68m de altura conservaba el canon L48 de 75mm y el blindaje delantero de 80m, con una inclinación de 76 grados y unas capas de blindaje de 30mm de grosor en los laterales, igual que el Ausf.H. Esto quiere decir que era inferior en cuanto a capacidad de fuego y defensiva respecto a tanques contemporáneos, como el T34/85, KV-85 y el M4A3 Sherman con un cañón de 75mm. Así, el Ausf. J tenía que acercarse a unos 700-800m para destruirlos, mientras que la mayoría podía a cavar con él a 1.500m de distancia.
Entre febrero de 1944 y abril de 1945, Vomag produjo 180 unidades (números de casco 86394-86573) y Nibelungenwerke fabricó 3.150 (números de casco 89541-93250 y de 96751 en adelante). A lo largo de la producción se incorporaron varias modificaciones, como la eliminación de las ranuras de disparo de la torreta, la introducción de una rejilla tipo Schürzen y los escapes cilíndricos y rectos, la reducción de 4 a 3 rodillos guía y la sustitución del equipo de remolque con ganchos, en el blindaje lateral, por grilletes de remolque. En septiembre de 1944 se dio una orden para que dejara de aplicarse el recubrimiento Zimmerit, con el fin de acelerar la producción.
Como el Panzer IV se desarrolló originalmente en los años 1930 como tanque de apoyo, bajo el nombre codificado Bataillonsführerwagen (vehículo de batalla de comandancia), su diseño no era adecuado para un combate entre tanques, algo que se hizo evidente en la segunda mitad de la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, debido a la capacidad de adaptación del diseño, a su alta fiabilidad y a los repetidos retrasos en la producción de su sucesor, el Panzer IV se equipó con un cañón largo, con un blindaje más grueso y Schurzen, para que pudiera utilizarse como tanque principal hasta el final de la guerra.
La batalla de Lorain
Durante la primavera de 1944, se dio una orden para que se reorganizaran las unidades de Panzer del ejército, desde las divisiones hasta brigadas. Aquellas Brigadas de Panzer eran, en esencia, divisiones de Panzer más pequeñas, formadas por 1-2 batallones de Panzer y 1-2 batallones de Panzer Grenadier. En el verano de 1944, las Brigadas de Panzer 101 a 113 ya estaban organizadas y se enviaron a varios destinos. Por aquel entonces, los Patton del 3 Ejército de Estados Unidos avanzaban sin problemas por Francia. El 11 de septiembre de 1944, la vanguardia formada por la 12ª División cruzó el río Moselle y amenazó con traspasar la frontera con Alemania. Para evitarlo, la recientemente formada 111ª Brigada de Panzer fue asignada al 5º Ejército de Panzer, con la idea de que participara en el contraataque en Lunéville.
La mañana del 20 de septiembre de 1944, una compañía de Panzer IV, a las órdenes del capitán Junghannis, tendió una emboscada al 37º Batallón de Estados Unidos, 4ª División Blindada, y destruyó seis M4 Shermans. No obstante, tuvo que enfrentarse al contraataque de dos compañías de tanques enemigas, que acabaron con 11 Panzer IV. Durante los días siguientes se sucedieron las cruentas batallas, en las que murió el comandante de la brigada, el coronel Bronsart-Schellendorf, y se perdieron 7 Panzer IV más. A pesar de todo, lograron destruir 14 M4 Sherman y 7 M5A1 Stuart, con lo que lograron frenar el avance de Estados Unidos. Más adelante, la 111ª Brigada de Panzer participó en acciones en los alrededores de Château-Salins, pero un ataque aéreo por parte del 405º Grupo de Combate de Estados Unidos la dejó con sólo 7 tanques. Lo que quedaba de la brigada fue absorbido por la 11ª División de Panzer para formar lo que sería la 2ª Compañía, 9º Regimiento de Panzer, 25ª División de Panzer.
La Batalla de Normandía
La 2ª División de Panzer se retiró del frente oriental y en diciembre de 1943 se situó cerca de Amiens, en el norte de Francia, para reorganizarse y recuperar todo su potencial. El 31 de mayo de 1944, el 3 Regimiento de Panzer de la división consistía en el 1 Batallón, con 70 Panther, y el 2º Batallón, con 96 Panzer IV, muchos de los cuales eran el último modelo Ausf.J.
En Normandía, la división luchaba ferozmente contra las fuerzas norteamericanas, en la zona de Argentan-Villers-Bocage y acabó con 67 tanques enemigos, entre el 27 y el 28 de junio. Más adelante, la división participó en misiones defensivas en Saint-Lô, al sur de Caen, en las que murió el coronel Köhn, comandante del 3 Regimiento de Panzer, el 16 de julio. El 6 de agosto, junto con la 116ª División de Panzer y la 1ª y 2ª División de SS, la unidad lideró la operación Lüttich, un contraataque desesperado cerca de Mortain. Lo que quedaba del 3 Regimiento de Panzer llevó a la división hasta 12km de su objetivo, Avranches, antes de que un feroz ataque aéreo y de artillería de los Estados Unidos detuviera su avance y terminara con todas las ilusiones de una posible victoria. El combate prosiguió hasta que la 2ª División de Panzer se quedó con solo 9 Panzer IV y 8 Panther, el 11 de agosto. Cuando lograron huir y cruzar el río Seine, el 28 de agosto, no habían sobrevivido más que 5 tanques.
La batalla de Prusia oriental
La 5ª División de Panzer era la última fuerza de reserve del 3 Ejército de Panzer y se encontraba en Breitenstein, al noroeste de Gumbinnen, en enero de 1945. El 31 Regimiento de Panzer, 5ª División de Panzer estaba al 50% de su capacidad, pues el 1 Batallón contaba con 40 Panther y el 2º Batallón con 32 Panzer IV. El 13 de enero, a las 3 de la madrugada, El 3 Frente soviético lanzó un ataque integral contra la 5ª División de Panzer, en las proximidades de Kattenau, y consiguió destruir 42 tanques de la 14ª, 40 de la 15ª y 84 de la 16ª.
El 17 de enero, la situación en la zona, contenida por la 349ª División Volksgrenadier, se volvió crítica y el 2º Batallón de Panzer IV, junto con el 1º, 14º Regimiento de Panzer Grenadier, salió a la defensa. El teniente Otto Heymann, comandante de la 8ª Compañía que se había unido a la unidad de forma independiente, se encargó de proteger la ruta de retirada. Su tanque sufrió el ataque de los carros de combate enemigos. Logró proteger su posición y rechazar todas las ofensivas, hasta que tuvo que retirarse, dejando 25 tanques enemigos destruidos en su posición. Por aquella acción, recibió la Cruz de Caballero el 17 de marzo de 1945. Más adelante, la 5ª División de Panzer se retiró desde Norkitten hasta Wehlau, antes de por fin llegar a Königsberg, el 27 de enero. El 6 de febrero, sin embargo, no quedaban más que 6 Panther operacionales, pues todos Panzer IV habían sido destruidos.
Los brutales combates entre tanques que se dieron al final de la Segunda Guerra Mundial estaban fuera de las posibilidades de los Panzer IV. Por ejemplo, un Panzer IV tenía que acercarse a 100m de un tanque pesado ruso Stalin para poder destruirlo, mientras que el Stalin podía terminar sin problemas con un Panzer IV desde una distancia de 2.500m. No obstante, el Panzer IV utilizaba tácticas para compensar su inferioridad en el combate y sirvió con gran distinción hasta el final de la guerra.