В 1938 году Рейхенау не сделал ничего для своего бывшего шефа Бломберга, который был отстранен от должности в результате сфабрикованного против него дела. Рейхенау уже решил, что вскоре он сможет занять пост главнокомандующего сухопутными силами. Однако из-за несогласия многих генералов на этот пост был назначен Вальтер фон Браухич. Сам же Рейхенау унаследовал пост Браухича, ранее командовавшего 4-й армейской группой, штаб которой находился в Лейпциге. В отличие от трех других армейских групп 4-я армейская группа не была территориальной. На Рейхенау была возложена огромная ответственность за управление всеми мобильными дивизиями Германии и создание новых. В состав его 4-й армейской группы входили танковые дивизии под командованием Гота и Гудериана, и Рейхенау чуть ли не единственный из всех старших генералов поддерживал новую танковую стратегию.
Еще в начале 1920-х годов он понял перспективность этого рода войск и даже перевел на немецкий язык несколько работ, посвященных танковым соединениям и тактике танковых операций. В 1933 году он поддержал программу производства танков под видом сельскохозяйственных машин. Он оказывал поддержку Хайнцу Гудериану и был причастен к разработке стратегии блицкрига. Он использовал весь свой авторитет и влияние для защиты танковых соединений от расформирования, о котором мечтали более консервативные генералы, такие как Фрич и Бек, считавшие танковые соединения только вспомогательными подразделениями для сопровождения пехоты.
Перед началом Второй мировой войны 4-я армейская группа Рейхенау была переименована в 10-ю армию. Она была подготовлена для участия вторжения в Польшу. В состав 10-й армии входила основная часть подвижных сил Германии: 2 танковые, 3 легкие и 2 моторизованные дивизии, а также 6 пехотных дивизий, объединенных в 11-й, 16-й, 4-й, 15-й и 14-й корпуса.
Во время Польской кампании все попытки поляков остановить армию Рейхенау потерпели неудачу. За несколько дней боев его армия захватила несколько плацдармов, уничтожила 7-ю пехотную дивизию противника, рассеяла Краковскую кавалерийскую бригаду и стремительно приблизилась к Варшаве. По приказу Рундштедта, возглавившего группу армий «Юг», части 10-й армии ликвидировали силы поляков в Радомском котле, взяв более 60 000 пленных. Мобильные части Рейхенау выполняли множество задач в ходе Польской кампании и продемонстрировали огромные возможности использования именно танковых соединений в современной войне. Когда главные польские силы – 12 пехотных дивизий и 3 кавалерийские бригады – отступили по направлению к столице, Рейхенау увидел, что у него есть шанс при достаточно быстром продвижении вперед отрезать им пути отхода. Главный удар был нанесен силами 1-й и 4-й танковых армий, и к 16 сентября почти все соединения польских Лодзинской и Познаньской армий были окружены и ликвидированы. В плен попали более 12 000 польских солдат.
За исключением осады Варшавы остальная часть Польской кампании представляла собой операцию по прочесыванию местности. Начав осаду Варшавы, Рейхенау после обстрела города 24 сентября передал руководство осадой командующему 8-й армией Бласковицу, а сам продолжил наступление.
1 октября Рейхенау было приказано готовить свои войска к отправке домой, в Германию. Кампания в Польше была завершена. В тот же день Рейхенау был произведен в чин генерал-лейтенанта и награжден Рыцарским крестом.
Перед вторжением во Францию 10-я армия Рейхенау была переименована в 6-ю армию и вошла в группу армий «Б» под командованием Бока. В ее задачу входило уничтожение полевых сил французов и англичан силами танковых соединений, которые почти все вошли в ее состав. При изменении первоначального плана операции, когда был принят план, предложенный Манштейном, большинство мобильных соединений 6-й армии были переведены в группу армий «А», что вызвало протест со стороны Рейхенау. Теперь в задачу 6-й армии входили только вспомогательные функции по оттягиванию мобильных сил противника для создания возможности прорыва основными силами войск вермахта. Для этой операции Рейхенау дали 4-й, 11-й и 27-й корпуса, а также 16-й моторизованный корпус Гепнера. Под его началом оказалось 2 танковые, 14 пехотных и 1 моторизованная дивизии.
Рейхенау крайне отрицательно отнесся к намерению Гитлера начать вторжение во Францию осенью 1939 года, так как зимняя погода могла снизить успех действий танковых соединений и люфтваффе.