Сформирован в Эрфурте на базе 501-й роты тяжелых танков (рота была сформирована 16 февраля 1942 года. — Прим. авт.) 10 мая 1942 года. Согласно циркулярам K.St.N. 1150 b и K.St.N. 1176 от 25 апреля 1942 года 501-й батальон первоначально состоял из штаба и двух тяжелых танковых рот.

По некоторым данным первоначально предполагалось оснастить его танками конструкции доктора Ф. Порше — Pz.Kpfw.VI (Р), а затем послать в Северную Африку. Однако, когда 23 ноября 1942 года 501-й батальон прибыл в Бизерту (Тунис) в нем насчитывалось только 20 танков огневой поддержки Pz.Kpfw.III Ausf.N с 75-мм короткоствольным орудием. Участвуя в боях до начала марта 1943 года (в эти дни батальон был расформирован. — Прим. авт.), личный состав батальона уничтожил до 150 англо-американских танков, потеряв только 10. 17 марта 1943 года 11 уцелевших «Тигров» были переданы в 504-й батальон тяжелых танков. 26 февраля 1943 года оставшуюся материальную часть 1-й и 2-й роты батальона (без танков Pz.Kpfw.VI(Н) «Тигр». — Прим. авт.) включили в 7-й танковый полк 10-й танковой дивизии вермахта как 3-й танковый батальон. 3-я рота батальона в Северную Африку не отправлялась. 1 июля 1943 года 3-я танковая рота 501-го отдельного батальона тяжелых танков была переформирована в 10-ю роту 3-го батальона танкового полка «Великая Германия».

Символикой батальона был «крадущийся тигр», нарисованный черной, желтой или белой краской на желтой или зеленой окраске. Кроме этого некоторые танки несли обозначение в виде красного параллелограмма с литерой «S» (обозначавшей — schwere — тяжелый).

Первоначально танки, полученные 501-м батальоном были окрашены в серый цвет (RAL 7027) и имели красные тактические трехзначные номера с белой окантовкой. Позднее большая часть танков Pz.Kpfw.VI (Н) и Pz.Kpfw.III Ausf.N были перекрашены в оливковый травянисто-зеленый цвет (Olive Gruen RAL 6003) под ландшафт степных зон Туниса. Номера остались без красного «заполнения». Символика батальона для «Тигров» наносилась на передней (справа по ходу) части машины, для Pz.Kpfw.III Ausf.N — на башне под тактическим номером.

9 сентября 1943 501-й батальон тяжелых танков был воссоздан вновь. Согласно нового штата от 5 марта 1943 года в батальоне было 45 танков «Тигр I». 5 декабря 1943 года батальон находился в районе Городка и Витебска на советско-германском фронте. В это период танки «Тигр I» были покрыты циммеритом и имели трехзначные тактические номера красного цвета. В июле 1944 года батальон, выведенный с фронта, получил новые танки Pz.Kpfw.VI Ausf.B «Тигр II». Впоследствии, 27 ноября 1944 года (по другим данным 22 декабря 1944 года. — Прим. ред.) батальон был переименован в 424-й батальон тяжелых танков.

В конце декабря 1944 года 424-й батальон тяжелых танков был придан 24-му немецкому танковому корпусу и сражался в полосе ответственности 1-го Украинского фронта.

К концу декабря на вооружении батальона оставалось только несколько танков Pz.Kpfw.VI Ausf.B «Королевский Тигр» с башней конструкции доктора Порше. После начала наступления Красной Армии 14 января 1945 года батальон спешно укомплектовали оставшейся материальной частью 509-го батальона тяжелых танков (несколько машин Pz.Kpfw.VI Ausf.E) и отправили на фронт. Вечером 12 января 1945 года 424-й батальон вступил в бой с большой группой советских танков. Несмотря на то, что это подразделение подбило несколько десятков советских машин, танки ИС-2 в конце концов уничтожили большую часть батальона. Остальные танки немцы бросили из-за нехватки горючего. Одна из этих машин и поныне экспонируется в танковом музее в Кубинке. Через несколько суток активных боев, потеряв всю свою технику, 424-й батальон тяжелых танков с одной машиной был эвакуирован в Германию. Впоследствии, из уцелевшего личного состава в Падерборне была сформирована 2-я рота 512-го дивизиона тяжелых самоходных орудий.