Уроки неудачной войны с Финляндией подтолкнули советское руководство к активным действиям по реорганизации армии и перестройке военного производства. В апреле 1940 г . принимается решение о снятии с производства устаревших конструкций танков и о принятии на вооружение Красной Армии созданного в КБ М.И. Кошкина великолепного среднего танка Т-34 и прекрасно показавшего себя в боях с финнами тяжелого танка KB, спроектированного под руководством Ж.Я. Котина. В это время из 20 074 советских танков было лишь 9 экземпляров KB, тридцатьчетверок не было ни одного. Кроме того, имелось 530 неповоротливых многобашенных Т-28 и Т-35,9012 танков — Т-26. 7300 — БТ и свыше 3 тыс. танкеток с пулеметным вооружением. Всю эту армаду устаревшей бронетехники было решено использовать в войсках до полного износа, а затем заменить тридцатьчетверками. Через год, в июне 1941 г ., в армии насчитывалось 638 KB и 1225 Т-34. Для полного переоснащения танкового парка требовалось не менее 2 лет.
Главной ударной силой сухопутных войск должны были стать механизированные корпуса, в каждом из которых полагалось иметь свыше 1000 танков. В конце 1940 г . началось формирование 9 мехкорпусов, а в марте 1941 г . — еще 20. Для их полного укомплектования требовалось 32 тыс. танков, из них 16 тыс. новых. По плану 1941 г . промышленность должна была выпустить 4 тыс. KB и Т-34. Поэтому к началу Великой Отечественной войны лишь каждый десятый мех-корпус был полностью оснащен боевой техникой, еще пять были укомплектованы наполовину, остальные имели менее половины штатного количества танков, а 17-й и 20-й мехкорпуса не могли считаться боевыми соединениями, так как получили соответственно 3,5 и 9% боевых машин. Решение о формировании 29 мехкорпусов, начатое без учета реальных возможностей танковой промышленности, было ошибочным.
Накануне войны советская авиация находилась в стадии перевооружения. К этому времени большинство самолетов, принесших стране мировую славу и установивших 62 мировых рекорда, уже утратили свое превосходство над зарубежной техникой. Требовалось обновить самолетный парк, создать следующее поколение боевых машин. Сталин постоянно следил за развитием авиации, встречался с летчиками и конструкторами, со знанием дела рассуждал о конструктивных особенностях советских и зарубежных самолетов, давал конкретные указания по разработке новых типов истребителей, бомбардировщиков, штурмовиков. Малейшие изменения в конструкции серийных машин производились только с его разрешения и оформлялись соответствующими постановлениями ЦК ВКП(б) и СНК СССР.
По числу самолетов советские ВВС превосходили любую страну мира, но по качественным показателям они начали отставать от лучших мировых образцов. После фейерверка авиационных рекордов признать свое отставание было нелегко. Вместо двух конструкторских бюро, являвшихся монополистами в деле создания истребителей и бомбардировщиков, было образовано около 20 новых КБ, получивших задание в минимальные сроки спроектировать и построить боевые самолеты, соответствующие мировому уровню. В напряженной конкурентной борьбе победили конструкторские коллективы С.В. Ильюшина, В.М. Петлякова, С.А. Лавочкина, А.И. Микояна и А.С. Яковлева, создавшие уникальный бронированный штурмовик Ил-2, скоростной пикирующий бомбардировщик Пе-2, а также истребители ЛаГГ-3 и Як-1, способные конкурировать с немецкими «Мессершмиттами».
С начала 1941 г . авиапромышленность полностью перешла на выпуск только новых самолетов и должна была произвести в первом полугодии 2925 истребителей, 2475 бомбардировщиков и 460 штурмовиков. До начала Великой Отечественной войны армия получила 2,7 тыс. новейших самолетов. Самолеты старых типов в это время составляли 82,7% самолетного парка, а новые— 17,3%. Лишь 10% строевых летчиков успели освоить новые машины. Таким образом, процесс перевооружения ВВС находился в самом начале, и для его завершения требовалось не менее полутора лет.