В результате неудачно сложившегося для Советских Вооружённых Сил начала войны (см.
С 1943 началось формирование танковых армий однородного состава; в танковых и механизированных корпусах было увеличено количество танков, включены самоходно-артиллерийские, минометные и зенитные части. К лету 1943 уже имелось 5 танковых армий, имевших, как правило, 2 танковых и 1 механизированный корпус, и большое число отдельных танковых и механизированных корпусов. Танковый корпус насчитывал около 11 тыс. чел., 209 танков Т-34, 49 САУ, 152 орудия и миномёта, свыше 1,2 тыс. автомашин; механизированный корпус — 16 369 человек, 246 танков и САУ, 252 орудия и миномёта (в том числе отдельный гвардейский миномётный дивизион реактивной артиллерии БМ-13), свыше 1,8 тысяч автомашин. Количество танков, участвовавших в операциях, постоянно возрастало в ходе войны. Так, в Московской битве участвовало 670 танков, в Сталинградской битве — 979, в Белорусской операции — 5200, в Берлинской операции — 6250 танков и САУ. Во всех крупных операциях Великой Отечественной войны бронетанковые и механизированные войска были ведущей силой и играли решающую роль в окружении и разгроме крупных группировок врага. Особенно большую роль они сыграли в Сталинградской битве 1942—43, Курской битве 1943, Белорусской операции 1944, Ясско-Кишинёвской операции 1944, Висло-Одерской операции 1945, Берлинской операции 1945 и др.
После войны, в 1953 была введена должность начальника бронетанковых войск, а в декабре 1960 создано Управление начальника танковых войск и введена должность начальника танковых войск. Т. в. возглавляли маршалы бронетанковых войск Я. Н. Федоренко (1942—47), П. С. Рыбалко (1947— 1948), С. И. Богданов (1948—53), генерал-полковники танковых войск А. И. Радзиевский (1953—54), П. П. Полубояров (1954—69; с 1962 — маршал бронетанковых войск). С мая 1969 начальником танковых войск является маршал (с апреля 1975 Главный маршал) бронетанковых войск А. Х. Бабаджанян.
В вооружённых силах США и Великобритании во время 2-й мировой войны бронетанковые войска состояли из бронетанковых дивизий, входивших в состав армейских корпусов. Применялись в армейских операциях в основном для развития успеха. Распылённость бронетанковых войск по корпусам понижала ударную силу и роль этих войск в операции.