Этим переменам сопутствовало коренное техническое переоснащение Вооруженных Сил. Например, артиллерия, которая была одним из сильных родов войск и в старой царской армии, улучшилась качественно и увеличилась количественно: с 7 тыс. стволов в 1929 г. до 46 тыс. в 1939 г. Самый ощутимый прогресс, однако, был отмечен в области тех видов вооружения – авиации и танков, – которые, находясь во время Первой мировой войны еще на эмбриональной стадии развития, теперь считались воплощением новаторской военной мысли, решающим средством в будущей войне. В 1929 г. они составляли менее 10 % военных средств СССР. Во время первой пятилетки было налажено серийное производство танков, пока еще легких, которые вскоре окажутся устаревшими, но этим был начат процесс совершенствования данного вида военной техники. Нечто аналогичное происходило и в области авиации: самолеты, состоявшие на вооружении в 1929 г., были малочисленными и почти все разведывательными; в 1938 г. при весьма возросшей численности советская авиация состояла уже на 90 % из истребителей и бомбардировщиков. Из 75 военных училищ 18 готовили авиаторов и 9 – танкистов. Главным поборником и вдохновителем такой технической перестройки Вооруженных Сил был Тухачевский, заместитель наркома обороны по военной подготовке и теоретик мобильной войны с использованием новейших моторизованных средств: именно в СССР под его руководством был осуществлен первый опыт оперативного использования парашютно-десантных войск.
Современная по своему техническому оснащению, Красная Армия все более отдалялась от своего первоначального облика, сложившегося в гражданской войне, и все более приобретала черты классических вооруженных сил великой державы. Тем не менее она по-прежнему была сильно политизирована. Не следует забывать, что Сталин рассматривал ее не только как военный механизм, но и как «приводной ремень». Доля коммунистов в армии была выше, чем где бы то ни было: 25,6 % в 1934 г. Полномочия командиров были значительно расширены, а комиссары исчезли; но Главное политуправление армии со своими представителями в каждом подразделении и разветвленной сетью армейских партийных организаций продолжало оставаться важной составной частью системы командования. Возглавлял его Ян Гамарник, политический деятель, бывший в то же время заместителем Ворошилова наравне с Тухачевским. Подготовкой страны к обороне занималась, помимо этого, мощная гражданская военизированная ассоциация – Осоавиахим, насчитывавший свыше 10 млн. членов и обладавший весьма значительными средствами. Главной его задачей была подготовка молодежи к службе в армии и приобщение юношей и девушек к военной технике. Именно в Осоавиахиме, в частности, были проведены первые эксперименты с реактивными двигателями, которые стали прообразом нынешних космических ракет.
С индустриализацией и развитием военной техники сильный импульс получили также научные исследования. Возник целый ряд специализированных институтов. В подавляющем большинстве своем они входили в систему Академии наук, ставшей главным координационным центром научных исследований. У этого старого дореволюционного учреждения была долгая история. Отношения Академии с Советской властью были нелегкими: последние конфликты имели место в начале 30-х гг., когда были предприняты попытки подчинить плановому началу деятельность Академии. Тем не менее к середине десятилетия она превратилась в обширный не только научный, но и административный комплекс, подчиненный непосредственно правительству, но сохранивший целый ряд вольностей и привилегий. Развитие науки получило сильный толчок. Помимо Академии наук возникли также другие специализированные научные учреждения по сельскому хозяйству, медицине, технике и технологии, подчиненные непосредственно отраслевым наркоматам.
Успехи науки и Советской страны в целом в ту пору многократно подчеркивались подвигами и рекордами, поражавшими воображение и возбуждавшими энтузиазм не меньше, чем полет искусственных спутников Земли двумя десятилетиями позже. Начало им положили в 1932 г. попытки проложить морской путь из Мурманска во Владивосток через Арктику. Зимой 1933/34 г. массы людей с замиранием сердца следили за судьбой челюскинцев – экипажа судна, затертого и раздавленного льдами; после нескольких недель пребывания в ледовом лагере они были спасены летчиками. Такой же подъем энтузиазма вызвали несколько лет спустя ошеломительные подвиги советских авиаторов, установленные ими первые мировые рекорды: самым знаменитым явился в 1937 г. беспосадочный перелет Чкалова из Москвы в Америку через Северный полюс.