Fils d'un musicien, Walter Model est né en 1891 à Genthin, en Allemagne.
Il intégra l'armée impériale allemande en février 1909 en tant que "Fähnrich" (aspirant) au sein de l'Infanterie Regiment 52. Alors qu’il était "Leutnant" (sous-lieutenant) depuis le 22 août 1910, il prit part à la Grande Guerre en tant qu'officier d'infanterie.
Ayant attiré l'attention du Maréchal Hindenburg, il se retrouva dès le début du conflit au grand état major. Il rejoignit ensuite le front notamment à Verdun où il se distingua en collectionnant les blessures et décorations.
Après la guerre il resta dans l'armée et en 1930 fut nommé à la tête de la section technique de la guerre du ministère de la guerre. Grand partisan de la guerre mécanisée, il fut placé comme responsable du département pour la création d'armes nouvelles.
Il fut promu "Oberst" en octobre 1934 puis "GeneralMajor" en mars 1938.
Au sein de l’armée, Model ne cachait pas son admiration du Führer et du nazisme. On le soupçonnait de favoriser les officiers qui partageaient ses opinions politiques.
Il fut promu chef d'état-major du IV. Armeekorps (Corps d'armée) de Dresde à partir du 10 novembre 1938. C'est dans ces fonctions qu'il participa à l'invasion de la Pologne en 1939.
Il servit sous le commandement de Ersnt Busch dans la 16e Armée durant l'offensive à l'ouest en 1940. L'année suivante il servit sous le commandement de Heinz Guderian durant l'opération Barbarossa. Il commandait la 3.Pz.Div au sein du Heersgruppe Mitte (Groupe d'armées du Centre).
En juillet 1941 il reçut la croix de chevalier. En octobre il fut nommé General der Pz.Truppen et chef du 41.Pz.Korps.
En janvier 1942, il prit le commandement de la 9e Armée. Face aux attaques des « partisans » russes, Model demanda à Hitler qu'un corps de panzer lui fût accordé. La conversation fut houleuse. Hitler lui donna finalement les troupes demandées.
La défense acharnée de Model pendant tout l'hiver 1941-1942, permit au Heeresgruppe Mitte (Groupe d'Armées du Centre) de rétablir un front jusqu'alors au bord de l'effondrement. Il fut promu "Generaloberst" (Général d'Armée) le 28 février 1942, en récompense de sa conduite lors des combats de l'hiver 1941-1942.
Il prit à la tête de la pince Nord de la tenaille qui s'attaquait au saillant de Koursk en juillet 1943 (opération "Zitadelle"). Cette offensive se solda par un échec.
Tandis que la Wehrmacht reculait en URSS durant l’automne 1943 Model donna des ordres pour la destruction systématique des villes et de leurs populations.
Il fut nommé "Feldmarschal" en mars 1944 et fut placé à la tête du Heeresgruppe Nord (Groupe d'armées Nord). Il réussit de nombreux coups d'éclats qui le firent passer pour l'homme des exploits et des retournements de situation.
Il fut appelé à la tête du Heersgruppe Mitte (Groupe d'armées du Centre) en pleine désagrégation, le 27 juin 1944, alors que ce groupe d'armées subissait de plein fouet l'offensive soviétique "Bagration". Il réussit à rétablir une situation catastrophique et à stabiliser le front en août 1944.
Walter Model reçut les "diamants" (Brillanten) le 17 août 1944. Il était devenu une sorte de légende. Là où est Model le front tient, c'est un homme dur, qui n'hésite pas à chercher les planqués et à faire le coup de feu avec ses hommes. Il excellait dans des opérations de défense flexible qui faisait sa renommée.
Le 17 août 1944 il prit le "commandement suprême à l'Ouest" (Oberbefehlshaber West) sans pouvoir empêcher la débâcle des troupes allemandes en France. En septembre, il dirigea les combats contre les paras britanniques et polonais à Arnhem dans les Pays-Bas. En octobre, il rejoignit Hasso von Manteuffel dans l'offensive des Ardennes (Opération "Herbstnebel"). Par la suite il se retrouva encerclé dans la poche de la Ruhr. Refusant de se laisser capturer, Model préféra se suicider le 21 avril 1945 aux abords de Duisbourg. Il était généralement admis qu’un Feldmarschall ne doit pas se rendre.