Изучение и обобщение опыта учений, проведенных в 1931–1932 годах, выявили необходимость создания еще более крупных соединений. После предварительной проработки этого вопроса Штаб РККА (так в те годы именовался Генеральный штаб) разработал организационно-штатную структуру механизированного корпуса. Их формирование началось с осени 1932 года в Московском, Украинском и Ленинградском военных округах. В корпус входили две мехбригады, одна из которых имела на вооружении танки Т-26, а другая — БТ. С 1935 года мехкорпуса стали вооружаться только танками БТ.
С момента поступления в войска Т-26 обр. 1933 года типовым в мехбригадах на какое-то время стал смешанный взвод, состоявший из одного однобашенного и двух двухбашенных танков. Однако по мере насыщения войск однобашенными танками двухбашенные машины в основном передали в учебно-боевые парки, а также в танкетные и танковые батальоны стрелковых дивизий. К началу 1935 года танковый батальон стрелковой дивизии состоял из трех танковых рот по 15 Т-26 в каждой.
В августе 1938 года механизированные корпуса, бригады и полки были преобразованы в танковые.
К концу 1938 года в Красной Армии имелось 17 легкотанковых бригад по 267 танков Т-26 в каждой и три химические танковые бригады, также укомплектованные химическими танками на базе Т-26.
Легкий танк Т-26 обр. 1939 года с конической башней и наклонной броней подбашенной коробки.
Т-26 выпуска 1940 года.
Боевое крещение Т-26 получили в Испании. 18 июля 1936 года в этой стране начался мятеж против правительства республики, возглавленный генералом Франсиско Франко. Мятеж поддержала большая часть армии гражданской гвардии и полиции. Высадив Африканскую армию в континентальной Испании, в течение нескольких недель Франко захватил половину территории страны. Но в крупных промышленных центрах севера — Мадриде, Барселоне, Валенсии, Бильбао и других мятеж не удался. В Испании началась гражданская война.
Уступая просьбе республиканского правительства, правительство СССР приняло решение продать испанцам военную технику и направить в Испанию военных советников, в том числе и танкистов.
26 сентября 1936 года в порт Картахена прибыла первая партия из 15 танков Т-26, которые предполагалось использовать для обучения испанских танкистов. Но обстановка осложнилась, и эти танки пошли на формирование танковой роты, командование над которой принял капитан РККА П. Арман. Уже 29 октября рота вступила в бой.
1 ноября нанесла удар по франкистам танковая группа полковника С. Кривошеина, в состав которой входили 23 Т-26 и девять бронеавтомобилей. При этом на части машин были испанские экипажи.
С начала декабря 1936 года в Испанию в массовом порядке начали прибывать танки Т-26 и другая военная техника, а также личный состав во главе с комбригом Д. Павловым. Командиры и механики-водители были кадровыми военными, направленными из лучших частей и соединений Красной Армии: механизированной бригады имени Володарского (г. Петергоф), 4-й механизированной бригады (г. Бобруйск), 1-го механизированного корпуса имени К.Б. Калиновского (г. Наро-Фоминск). На основе почти 100 единиц прибывшей техники и личного состава началось формирование 1-й Республиканской танковой бригады. Главным образом за счет советской помощи к лету 1938 года армия республиканцев располагала уже двумя бронетанковыми дивизиями.
Мостовой танк СТ-26 во время испытаний.
Огнеметный танк XT-133 на осенних маневрах Киевского Особого военного округа. 1940 год.
Всего же до конца гражданской войны Советский Союз поставил республиканской Испании 297 танков Т-26 (поставлялись только однобашенные машины образца 1933 года). Эти машины принимали участие практически во всех боевых операциях, проводившихся армией республиканцев, и показали себя с хорошей стороны. Немецкие Pz.I и итальянские танкетки CV3/33, имевшие только пулеметное вооружение, были бессильны против Т-26. Последнее обстоятельство можно проиллюстрировать на следующем примере.
Во время боя у селения Эскивиас танк Т-26 Семена Осадчего таранил итальянскую танкетку CV3 и сбросил ее в ущелье. Вторая танкетка также была уничтожена, а две другие повреждены. Соотношение потерь иногда было еще большим. Так, в период сражения под Гвадалахарой за один день 10 марта взвод из двух Т-26 под командованием испанца Э. Феррера подбил 25 итальянских танкеток!