125-й танковый полк вёл боевые действия во время Великой Отечественной войны в трёх различных формированиях:

• 125-й танковый полк 202-й моторизованной дивизии - разбит в Прибалтике в июне-июле 1941 года, в ноябре 1941 года переформирован в 332-й стрелковый полк 241-й стрелковой дивизии;
• 125-й танковый полк 112-й танковой дивизии - с ноября 1941 года действует в Тульской и Калужской областях, в январе 1942 года переформирован во 2-й танковый батальон 112-й танковой бригады;
• 125-й танковый полк 125-й танковой бригады - сформирован в сентябре-октябре 1941 года в Ленинградской области, в октябре 1941 года - декабре 1941 года действует под Ленинградом, в январе 1942 года расформирован;