15-та зенітна дивізія була сформована 1 березня 1942 року під керівництвом генерала зенітних військ Гергарда Гоффманна в Плоешті (Румунія) з основного складу 3-ї зенітної бригади, яка до того часу дислокувалась у цьому регіоні та забезпечувала протиповітряне прикриття тамтешніх нафтових родовищ. З весни цю фукнцію на себе перебрала 15-та зенітна дивізія. Проте охорону нафтових родовищ дивізія здійснювала лише протягом кількох перших місяців, оскільки у травні 1942 року 15-ту зенітну дивізію було перекинуто на південний напрямок Східного фронту, де вона була розгорнута в районі Маріуполя у складі 1-ї танкової армії.
З початком у червні 1942 року операції «Блау», німецького літнього наступу на південному фланзі німецько-радянського фронту, частини 15-ї зенітної дивізії просувалися разом з ударним угрупованням вермахту до Майкопа. Там їхні полки також використовувалися як наземні бойові частини в протитанковій боротьбі. У грудні 1942 року дивізію очолив генерал-майор Едуард Мур. У подальших запеклих ар'єргардних боях підрозділи дивізії брали участь у боях у районі Сіверського Донця. З початком операції «Цитадель», останнього великого німецького наступу на Східному фронті, 15-та зенітна дивізія загальною кількістю восьми зенітних батальйонів перебувала в районі Варенівка — Кам'янка.
Після відступу німецьких військ восени 1943 року 15-та зенітна дивізія була перекинута до Румунії. Оберст Ганс Сімон став командиром 7 червня 1944 року, але 29 серпня 1944 року під час стратегічного наступу на Румунію він був узятий у радянський полон. 23 серпня 1944 року, в день оголошення Румунією війни Третьому Рейху, до складу дивізії з командним пунктом у Гагестилі входили 4-й, 12-й, 104-й і 133-й зенітні полки.
У ході подальших ар'єргардних дій Вермахту 15-та зенітна дивізія була передислокована зі своїми полками до Угорщині в листопаді 1944 року з розміщенням штабу дивізії спочатку в Будапешті, а пізніше в Секешфегерварі.
У ході боїв за Будапешт 12-й зенітний полк бився в оточенні і згодом потрапив у полон до радянських військ. Після подальших ар'єргардних дій решта частин 15-ї зенітної дивізії до квітня 1945 року була змушена відступити і билися за Відень, де був їхній командний пункт у Медлінгу. До 14 квітня 1945 року полки дивізії знищили 70 танків і 7 літаків. Наприкінці квітня 1945 року командний пункт довелося востаннє перенести до Зоннтагберга (Нижня Австрія), де він залишався до кінця війни. На цей момент дивізія мала 25 важких і 6 середніх і легких зенітних батарей.
Karl-Heinz Hummel: Die deutsche Flakartillerie 1935—1945. Ihre Großverbände und Regimenter. VDM, Zweibrücken 2010, ISBN 978-3-86619-048-1, S. 57, 58.(нім.)
Horst-Adalbert Koch, Heinz Schindler, Georg Tessin: FLAK. Die Geschichte der Deutschen Flakartillerie und der Einsatz der Luftwaffenhelfer. Podzun Verlag, 2. Auflage, Bad Nauheim 1965, S. 449.