Параллельно с ускоренным строительством бронетанковой техники развивалась и теория ее применения. В 1932 году на базе уже упомянутой механизированной бригады был сформирован первый механизированный корпус, по штату имевший 500 танков, 215 бронемашин, 60 орудий и 200 автомобилей. Тогда же было принято временное наставление механизированных войск РККА, которым закреплялось их назначение — глубокая маневренная операция по прорыву обороны противника с целью развития тактического успеха в оперативный. К 1936 году Красная Армия имела 4 механизированных корпуса, 6 отдельных механизированных бригад и 15 механизированных полков в кавалерийских дивизиях. На Киевских маневрах 1935 и Белорусских 1936 года значение маневренных танковых частей в современной войне было на практике продемонстрировано ошарашенным иностранным представителям.
Впрочем, на всем протяжении 30-х годов в СССР предпочитали выпускать в основном легкие и плавающие танки, постепенно модернизируя их от серии к серии. Т-26 должен был выполнять функции танка поддержки пехоты, а мощный и скоростной БТ с большим запасом хода — использоваться как крейсерский, то есть для глубоких танковых операций. Досужие байки об «автострадном танке», якобы пригодном только для использования на хороших дорогах Европы, относятся к области не слишком научной фантастики: для движения по шоссе вполне можно применять и куда более дешевые бронеавтомобили, что с успехом делали немцы во времена «блицкрига». Колесный же ход колесно-гусеничных машин никогда не предназначался для использования в бою — за счет него увеличивалась дальность хода и уменьшался износ гусениц при передвижении вне боя. Именно поэтому с появлением более долговечных гусениц колесно-гусеничные танки исчезли. Кроме того, спроектированная Кристи ходовая часть оказалась просто очень удачной, сочетая в себе высокую скорость, маневренность и проходимость — недаром результатом развития линии БТ явился знаменитый танк Т-34.
На ряде Т-26 и БТ вместо 45-мм пушки устанавливалась 76-мм короткоствольная пушка КТ. В 1936 году была предпринята попытка поставить на Т-26 76-мм зенитную пушку ЗК — лицензионное воспроизведение немецкой. Было выпущено 14 экземпляров этой машины, ставшей первой в мире ЗСУ. Однако база оказалась слишком легкой для 76-мм зенитки, а 37-мм автомат Шпитального, которым предполагалось перевооружить большинство машин серии, так и не был запущен в производство. В 1935 году появился четырнадцатитонный БТ-7 с усиленным до 22 мм бронированием и увеличенной до 350 км запасом хода (на колесах — 500 км) — он стал самой массовой модификацией БТ (4600 машин). В 1937 году Т-26 получил новую коническую башню и еще два пулемета (один зенитный) — вес вырос с 9,4 до 10,3 тонн. И наконец, в 1939 году был выпущен БТ-7М с дизельным двигателем В-2, сразу давшим прирост в дальности хода, а главное — сделавшим машину гораздо менее пожароопасной. Кроме того, дизельное топливо стоит много дешевле бензина. А вот попытки создать плавающий пушечный танк успехом не увенчались — опытные машины ПТ-1 и ПТ-А оказались не слишком удачными, поэтому линия Т-37 завершилась в 1940 году танком Т-40 с двумя пулеметами (один крупнокалиберный). Всего было построено 668 Т-40, из которых последние 181 машин были вооружены 20-мм автоматической пушкой ТНШ, но зато уже не могли плавать (Т-4ОС -«сухопутный»).
Параллельно с танками строились и бронеавтомобили — в основном легкие и средние. Легкие, созданные на базе легкового автомобиля ГАЗ-А — Д-8 и Д-12 (1931 год) и ФАИ (1932) — весили около 2 тонн и имели на вооружении 1—2 пулемета, сначала в корпусе, а у последнего — в башне. В 1936 году был начат выпуск бронеавтомобиля БА-20М на шасси «эмки» — легкового автомобиля ГАЗ-Ml, а в 1938 на ту же базу перевели и ФАИ — так получился почти идентичный ФАИ-М. Средние бронеавтомобили производились на базе трехосного ГАЗ-ААА, весили 5—6 тонн и вооружались облегченной башней танка Т-26 с 45-мм орудием — это были выпускаемые с 1934 года БА-3, БА-6 и БА-10. Все они имели 50-сильный двигатель и бронирование 8—10 мм. Лишь в 1939 году был создан тяжелый бронеавтомобиль БА-11 с двигателем в 97 л. с. и усиленной до 13 мм броней. В следующем году на него поставили дизельный двигатель — так получился БА-11 Д. Кроме того, в 1937 году небольшими сериями были выпущены плавающий ПБ-7 и полугусеничный БА-З0. А вот бронетранспортер для механизированных частей так и не был создан — только в 1939 году на заводе ЗИС очень маленькой серией выпустили семитонный полугусеничный Б-3.
В 1930 году в СССР было выпущено 170 танков (в основном МС-1), в 1931 — уже 740, в 1932 — 3121 (из которых 1693 были танкетки Т-27). В 1933 году выпуск танков составил 3500 машин в год, однако затем снизился до 3—3,2 тысяч в год, а в 1938 было выпущено только 2270 танков. Армия уже явно была переполнена легкими машинами. Они применялись в боях у озера Хасан, на реке Халхин-Гол, в Китае и Испании. В боевых действиях против японской армии, не имевшей ни сильных танков, ни противотанкового оружия, их эффективность была весьма высока. Но Испанская война, где на поле боя впервые появились противотанковые пушки (немецкая 37-мм и в самом конце — советская 45-мм), показала слабость легких танков и необходимость усиления их бронирования. Маневренным механизированным частям потребовался средний крейсерский танк с броней, выдерживающей фугасные снаряды полевых и бронебойные — противотанковых пушек, на что в то время были способны только некоторые тяжелые танки.
Однако уроки войны в Испании остались практически неучтенными — причем не только в СССР, но и в Италии и Германии. Точнее, в СССР реакция на неожиданную эффективность массовой противотанковой артиллерии оказалась парадоксальной — военные теоретики решили, что снаряд окончательно выиграл противоборство с броней. Интерес к танкам и танковой стратегии упал, производство машин, как уже упоминалось выше, резко снизилось. В 1939 году механизированные корпуса вообще были расформированы как самостоятельные боевые единицы, а танковые подразделения переданы пехотным частям.
Однако конструкторы бронированных машин битву со снарядом проигранной не считали. В 1938 году в Советском Союзе были изготовлены два опытных образца среднего танка Т-46-5 весом около 30 тонн, 45-мм пушкой и броней 60 мм. Но первым танком с противоснарядной броней все же суждено было стать тяжелой машине. В конце 1938 года на двух заводах — Кировском (номер 174) и ленинградском имени Кирова (номер 185) началась разработка нового тяжелого танка прорыва. Первоначально он был трехбашенным, однако постепенно количество башен сократилось до двух, расположенных линейно-возвышенно, на манер боевого корабля. Попутно на заводе 185 разрабатывался также и однобашенный его вариант. В сентябре 1939 года на полигоне под Москвой государственной комиссии были представлены 58-тонный Т-100 завода номер 174, 55-тонный СМК завода номер 185 и 47-тонный однобашенный КВ. Первые две машины имели 60-мм броню, по одной 76-мм и одной 45-мм пушке. КВ имел одну 76-мм пушку Л-11 и более мощную броню в 75 мм — такой брони еще не бывало ни на одном танке! Одновременно с этими машинами на полигоне испытывались изготовленные Харьковским паровозостроительным заводом опытные образцы новых средних танков — колесно-гусеничный А-20 и чисто гусеничный А-32 (первый из них в некоторых источниках именуется «легким», хотя от А-32 по весу он практически не отличался).
Крейсерские танки А-20 и А-32, идущие на смену БТ, проектировались с 1938 года и первоначально, при весе около 19 тонн и броне 25—30 мм, оснащались обычной 45-мм пушкой (для этого времени уже чрезвычайно слабой). Однако к сентябрьским испытаниям 1939 года был представлен усиленный вариант А-32 весом 24 тонны с 76-мм орудием Л-10 (таким же, как на Т-28 последних выпусков) и несколько увеличенной толщиной брони. Этот танк получил название Т-32 и успешно прошел государственные испытания, показав хорошую скорость и высокую маневренность. Но на вооружение был принят не он, а его следующая модификация с новой пушкой Л-11 (30,5 калибра) — появившийся весной 1940 года Т-34. Испытания показали, что его 45-мм броня, расположенная под большими углами наклона, не пробивается советской 45-мм противотанковой пушкой образца 1937 года, а по скорости и запасу хода (55 км/ч и 400 км) он приближался к легким колесно-гусеничным машинам. С 1941 года Т-34 вооружался новой пушкой Ф-32 длиной 40,5 калибра.
Успешные действия танков в Финской войне привели к воссозданию самостоятельных танковых войск. В 1940 году вновь было сформировано 9 механизированных корпусов. По штату каждый из них состоял из двух танковых и одной моторизованной дивизий и должен был иметь свыше 1000 танков. Однако в отличие от немецких танковых частей в советских мехкорпусах оснащенность колесной техникой была крайне низка — на 4 танка по штату приходилась всего одна бронемашина, автомобилей для сопровождающей танки пехоты было мало, бронетранспортеров не было вовсе. В феврале — марте 1941 года началось формирование еще 20 механизированных корпусов, однако укомплектовать их не успели. Главной бедой оказалась острая нехватка даже не танков, а вспомогательных средств — маневренной артиллерии на автотяге и автотранспорта. Не хватало даже бензозаправщиков, а имеющаяся артиллерия на тракторной тяге, как выяснилось уже во время боев, передвигалась со скоростью не выше 6 км/ч.
Всего в Советском Союзе с 1929 года до начала Великой Отечественной войны было построено около 30 тысяч танков — такого не знала ни одна страна мира. Правда, из них около 8 тысяч составляли плавающие танки и танкетки, вооруженные лишь пулеметами. До 1933 года было построено 7500 машин, часть их к началу войны еще числились в строю, хотя уже безнадежно устарели (например, к июню 1941 года в строю еще оставалось целых 600 БТ-2, причем свыше 500 из них — в западных округах). Но даже за последние полтора года — с января 1940 года — было выпущено около 7000 танков.
Оказавшись после Первой Мировой войны с огромным танковым парком и очень сильными пацифистскими настроениями, англичане занялись созданием новых машин довольно вяло. Лишь в 1923 году был принят на вооружение новый средний танк — Mk I, или «Виккерс-12 тонн», с одной 45-мм пушкой и шестью пулеметами. В модификациях Mk II и Мк IIA его вес достиг 16 тонн, а всего до 1933 года было выпущено около 200 машин. Попытка создать новый средний «Виккерс-16 тонн» со скоростью хода 50 км/ч не увенчалась успехом, однако в 1929 году фирма «Виккерс» создала новую модель танка, впоследствии ставшую знаменитой. Это был «Виккерс-6 тонн». При реальном весе в 7—7,5 тонн он имел броню 13—17 мм, скорость до 35 км/ч и вооружался либо пулеметом, либо 47-мм пушкой в одной башне. Но самое главное — новая мелкозвенчатая гусеница из марганцовистой стали выдерживала пробег до 5000 км, невероятный по тем временам. Таким образом, по своим боевым качествам этот танк не сильно уступал даже средним машинам. Однако британское армейское командование по непонятным причинам так и не приняло его на вооружение — в отличие от руководства армий многих других стран, закупивших у «Виккерса» готовые машины либо лицензии на их производство.