Сформирована на базе запасной стрелковой бригады в Уральском военном округе (УрВО), город Челябинск, в июле — августе 1940 года, как 174-я стрелковая дивизия.
В июне 1941 года в УрВО с непосредственным подчинением Ставке ВГК была развёрнута 22-я армия (22 А). По директиве Генерального штаба РККА 22 А в составе управления и двух стрелковых корпусов 51-го, 62-го (шести стрелковых дивизий 51 ск: 98-я, 112-я, 153-я и 62 ск: 170-я, 174-я, 186-я) передислоцировалась с УрВо на оборонительный рубеж Идрица — Себеж — Краслава — Дрисса — Полоцк — Витебск, то есть в укреплённые районы Себежский и Полоцкий.
Впервые в бой дивизия вступила 27 июня 1941 года в районе Полоцка в составе 22 А, находившейся в подчинении СВГК (Второй стратегический эшелон), на рубеже обороны Дисна — Улла и Полоцкого укреплённого района. Встретив упорное сопротивление частей и соединений РККА, немецкое командование отказались от прямых боевых столкновений и стали обходить город Полоцк с юга (через Уллу на Витебск) и с севера (через Дисну на Невель), при этом образовался так называемый «Полоцкий выступ» обороны, формирования размещённые в нём долгое время сковывали 8 немецких дивизий ВС Третьего рейха и угрожали тылам наступающих на восток частям и соединениям сухопутных войск ВС Германии. 2 июля 174 сд передана Западному фронту. 7 июля войска оккупантов вошли в боевое соприкосновение с войсками 22-й армии во всей её полосе обороны.
24-25 июня 1941 года дивизия была переброшена под Полоцк. В обороне Полоцкого района дивизия уничтожила тысячи солдат и офицеров противника, сотни автомашин, десятки танков и другого вооружения. Попав в районе г. Полоцка в окружение, 174-я стрелковая дивизия (командир дивизии, генерал-майор Зыгин Алексей Иванович) с боем 21.07.1941 года вышла из окружения.
— «Журнал боевых действий» 174-й стрелковой дивизии (ЦАМО России, фонд 20 гв.сд, опись 1, дело 6)
Затем вела ожесточённые оборонительные бои у городов Великие Луки и Андреаполь, где во взаимодействии с другими соединениями армии остановила наступление немецких войск. В октябре была переброшена в район Ржева и в составе войск Западного, затем Калининского фронта участвовала в Калининской оборонительной операции 1941 года. В ходе контрнаступления под Москвой и последующего общего наступления советских войск на западном направлении зимой 1941/42 годов вела боевые действия в составе 29-й, затем 30-й армииКалининского фронта. «За проявленные личным составом формирования в боях с немецко-фашистскими захватчиками отвагу, стойкость и героизм» была награждена почётным званием «Гвардейская» и преобразована в 20-ю гвардейскую стрелковую дивизию (17 марта 1942 года).
179-й отдельный истребительно-противотанковый дивизион (179 оиптдн);
453-й отдельный зенитный артиллерийский дивизион (453 озадн);
197-я отдельная разведывательная рота — изначально 197-й отдельный разведывательный батальон (майор П. С. Галайко);
178-й отдельный сапёрный батальон (178 осапб);
331-й отдельный батальон связи (331 обс);
162-й медико-санитарный батальон (162 медсанб);
166-я отдельная рота химической защиты (166 орхз);
196-я автотранспортная рота (196 авттр);
181-й дивизионный ветеринарный лазарет (181 двл);
175-я полевая хлебопекарня (175 пхп);
301-я полевая почтовая станция (301 ППС (ппс));
137-я полевая касса Госбанка (137 ПКГБ (пкгб));
Периоды вхождения в состав Действующей армии:
29.6.1941 года — 17.3.1942 года
Перечень № 5 Стрелковых, горнострелковых, мотострелковых и моторизованных дивизий, входивших в состав действующей армии в годы Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. / А. П. Покровский. — М.: Министерство обороны, 1956. — 218 с.
В составе
на 01.06.1941 г. — УрВО — Группа армий — 22 А — 62-й стрелковый корпус (62 ск)
на 01.07.1941 г. — Резерв ставки ВГК — Группа армий — 22 А — 62-й стрелковый корпус (62 ск)
на 07.07.1941 г. — Западный фронт — 22 А — 62 ск
на 01.08.1941 г. — Западный фронт — 22 А — 62 ск
на 01.09.1941 г. — Западный фронт — 22 А — 62 ск
на 01.10.1941 г. — Западный фронт — 22 А
на 01.11.1941 г. — Калининский фронт — 29 А
на 01.12.1941 г. — Калининский фронт — 29 А
на 01.01.1942 г. — Калининский фронт — 29 А
на 01.02.1942 г. — Калининский фронт — 30 А
на 01.03.1942 г. — Калининский фронт — 30 А
Командование
Дивизией командовали (период):
А. И. Зыгин (16.07.1940 — 02.09.1941), комбриг, с 07.08.41 г. генерал-майор;
Памятный знак размещён на здании общеобразовательной средней школы № 3, город Челябинск.
Мемориальная доска в городе Челябинск, улица Захаренко, дом № 13. Надпись:
«ГЕРОЯМ 20-й ГВАРДЕЙСКОЙ КРИВОРОЖСКОЙ СТРЕЛКОВОЙ ДИВИЗИИ: ГУРЕНКО К. И., 1909—1945; КУЗНЕЦОВ Г. С., 1924—1981; ГУСЕВ А. И., 1920—1942; ОЛЕЙНЮК К. К., 1916—1944; КАРПОВ И. П., 1913—1944; ПЕРВУХИН А. Г., 1919—1944; КОРНЕЙКО В. Х., 1924—1944»
Советская военная энциклопедия: [В 8 томах] / Пред. Гл. ред. комиссии Н. В. Огарков — Москва (М.): Воениздат, 1977. Т. 4. 1977, 656 с., ил. «Криворожская стрелковая дивизия» стр. 471—472.