Ввиду возросшей мощи противотанкового оружия (в первую очередь 37-мм пушек) противопульное бронирование танков стало недостаточным. Именно поэтому в 1937 году конструкторское бюро, возглавляемое М. Кошкиным, получило задание разработать новый колесно-гусеничный танк с противоснарядным бронированием.
В 1938 году был разработан проект танка А-20. В ходе работ над этим танком М. Кошкин и ведущий конструктор А. Морозов поняли, что только чисто гусеничная машина может стать новым массовым средним танком с противоснарядным бронированием. Поэтому дополнительно был разработан проект такого танка, названного А-32 или Т-32.
Опытные образцы обоих танков были изготовлены и опробованы летом 1939 года. А-20 имел ходовую часть такую же, как и ВТ, с той разницей, что теперь три пары колес были ведущими. Танк А-20 имел боевой вес 18 т, экипаж 4 человека, толщину брони до 20 мм. Скорость хода на колесах и на гусеницах достигла 65 км/ч. Конструкция корпуса была разработана М. Таршиновым. Броневые листы устанавливались с большими углами наклона, что значительно повысило их снарядостойкость. Вооружение А-20 осталось таким же, как и у БТ-7.
Танк Т-32 был вооружен уже 76,2-мм пушкой и имел броню еще толще, чем А-20 (до 30 мм). В ходовой части было пять пар катков большого диаметра. Характеристики танка следующие: боевой вес — 19 т, экипаж — 4 человека, скорость — до 65 км/ч.
Дальнейшие испытания выявили превосходство чисто гусеничной машины. В пользу чисто гусеничной машины говорил и опыт применения танков в боевых действиях на Карельском перешейке в 1939 году. Одновременно перед конструкторами был поставлен также вопрос о дальнейшем усилении бронирования среднего танка. Опыты, проведенные с танком Т-32, показали, что эта машина имеет большой запас механической надежности, позволяющий увеличить вес машины на несколько тонн. Этот дополнительный вес мог быть использован для увеличения толщины брони корпуса и башни до 45 мм.
По предложению комиссии были изготовлены два экземпляра гусеничного танка Т-32, но с броней 45 мм и 76-мм пушкой. Новая машина получила обозначение Т-34. Так родился самый знаменитый танк второй мировой войны.
В течение многих лет он превосходил по боевым и маневренным качествам все современные ему средние и даже тяжелые танки. Это было достигнуто благодаря рациональной форме броневого корпуса, сильному вооружению (76-мм длинноствольная пушка — новшество для средних танков того времени), установке дизель-мотора. Последнее обстоятельство значительно снизило возможность пожара в танке и увеличило запас хода. Независимая подвеска способствовала быстрой езде по пересеченной местности, а широкая гусеница и малое удельное давление на грунт обеспечивали хорошую проходимость. Конструкция танка была проста, что облегчало массовое производство и возможность ремонта танка в полевых условиях.
Параллельно с конструированием среднего танка перед войной шла разработка и тяжелого танка противоснарядного бронирования.
Конструкторское бюро руководимое Ж. Котиным, в состав которого входили ведущие конструкторы Н. Духов, А. Ермолаев и другие, в 1938 году начало работу над многобашенным тяжелым танком СМК — «Сергей Миронович Киров» (ведущий конструктор — А. Ермолаев). Танк был задуман как трехбашенный, но уже в ходе проектирования решено было отказаться от одной башни, а выигрыш в весе направить на усиление брони. В мае 1939 года машина была готова и подверглась испытаниям. Боевой вес СМК достигал 55 т, экипаж состоял из 7 человек, вооружение — 76-мм пушка, спаренная с пулеметом, в главной, высоко расположенной башне и 45-мм пушка, спаренная с пулеметом, в меньшей башне, расположенной впереди главной башни и смещенной к левому борту. Броня танка имела толщину до 60 мм, на нем был установлен бензиновый мотор М-17 мощностью 500 л. с. Скорость достигала 35 км/ч. Танк имел ряд технических новшеств — впервые на тяжелых танках была применена торсионная подвеска восьми опорных катков, планетарный бортовой редуктор и т. п.
Для серийного производства СМК оказался слишком сложным, а большой вес никак не устраивал военных. Конструкторам стало ясно, что полноценный тяжелый танк с толстой броней и мощным вооружением должен быть однобашенным. Большой заслугой Ж. Котина и руководимого им коллектива является то, что они сумели обосновать и отстоять эту точку зрения. Плодом их работы был танк КВ («Клим Ворошилов») — первый в мире тяжелый танк противоснарядного бронирования, в сентябре 1939 года показанный правительству.