Для решения этой задачи, «ввиду чрезвычайной серьезности данной работы и крайне сжатых сроков», в октябре 1937 года на заводе было создано отдельное КБ (подчиненное непосредственно главному инженеру завода, минуя Кошкина). В него вошли местные конструкторы А.А. Морозов, Н.А. Кучеренко, А.А. Молоштанов, М.И. Таршинов, В.М. Дорошенко, М.М. Лурье, П.П. Васильев, Я.И. Баран, а также большая группа выпускников Военной академии механизации и моторизации. Начальником ОКБ стал военинженер 3 ранга А.Я. Дик. Эскизный проект БТ-20 был утвержден 25 марта 1938 года, с двухмесячным отставанием от сроков, указанных правительством. Виновных вычислили молниеносно: А.Я. Дика и его «сообщников» арестовали, ОКБ расформировали. Дальнейшую работу возглавил М.И. Кошкин. Тогда же К.Е. Ворошилов предложил создать чисто гусеничный вариант танка – это по поводу мифа о том, что Т-34 якобы был «инициативным» проектом гениального Кошкина. К мнению маршала присоединились другие военные, в частности, новый начальник АБТУ комкор Д.Г. Павлов, посоветовавший усилить бронирование лобовой части до 30 мм и предусмотреть установку 76-мм пушки.
В августе 1938 года проект БТ-20/А-20 рассматривался на заседании Главного Военного совета. Вскоре после этого было утверждено решение об изготовлении машины в двух вариантах. К январю КБ-24 выполнило рабочие чертежи танка А-20 и начало проектирование гусеничной машины А-32. В феврале 1939-го на заседании Комитета Обороны Сталин дал окончательное «добро» строить оба танка и испытывать их параллельно.
Ленинградцы должны были представить новый тяжелый танк. Один проект разрабатывался КБ завода опытного машиностроения № 185 под руководством М.В. Барыкова, выпущенного из зиндана С.А. Гинзбурга и Э.Ш. Палея; другой – СКБ-2 Кировского завода под руководством Ж.Я. Котина, ведущим конструктором был Н.В. Цейц (его скоро посадят и заменят А.Е. Ермолаевым). В августе 1938 года ЦК ВКП(б) поставил Комитету Обороны конкретную задачу: создать образцы танков с противоснарядным бронированием к июню 1939 года. На заводе № 37 Н.А. Астров трудился над новым плавающим танком (Николая Александровича тоже сначала отстранили от работ, повторно арестовали, но затем отпустили и водворили на прежнее место).
Хотя все конструкторские бюро работали в режиме бешеной гонки, новое поколение советских боевых машин пошло в серию только в 1940 году. До этого времени в возрастающем количестве выпускали обкатанные старые конструкции, стараясь выжать из них максимум возможного.
Еще весной 1938 года испытатели пришли к выводу: «Т-26 является танком устарелой конструкции. Необходимо срочно разработать достойную замену этой машине». Но достойной замены не было. Начиная с 1938 года, на Т-26 начали устанавливать стабилизатор линии прицеливания пушки в вертикальной плоскости. В качестве средства радиосвязи использовали радиостанцию 71-ТК-1 со штыревой антенной вместо поручневой. С февраля 1939 года танк получил подбашенную коробку с наклонными бронелистами, задний башенный пулемет убрали, боекомплект пушки довели до 165 снарядов, подвеску усилили за счет введения пятилистовых рессор вместо трехлистовых, упразднили фары боевого света. С 1940 года подбашенную коробку стали выполнять из 20-мм гомогенной стали вместо цементированной. Наконец, в ходе советско-финской войны около сотни танков оснастили бронеэкранами, доведя толщину лобовой брони до 60 мм. За перегрузку пришлось заплатить снижением маневренности, проходимости и общей надежности конструкции. С 1938 по 1941 год построили еще 4156 машин, каждую десятую – в огнеметном варианте. Танк Т-26 стал самым массовым предвоенным танком Красной Армии, всего промышленностью было выпущено 11 218 единиц.
Харьковский завод в конце 1939 года приступил к выпуску заключительной версии «быстроходного истребителя». Основное и кардинальное отличие БТ-7М заключалось в установке на нем долгожданного танкового дизеля марки В-2, что позволило сократить возимый запас топлива и отказаться от дополнительных баков, почти вдвое при этом увеличив запас хода. Строили их всего полгода, но успели выпустить более 700 машин. БТ-7М стал последним колесно-гусеничным танком в советской истории, да и являлся таковым лишь конструктивно. В реальности он не мог передвигаться на колесах, так как резиновые бандажи опорных катков не выдерживали значительно выросших нагрузок и разлетались в клочья.
Всего «паровозостроители» произвели 8060 танков линии БТ, в том числе (если даже признать «двойку» и «пятерку» ограниченно годными к боевым действиям) 5587 танков типа БТ-7, БТ-7А и БТ-7М – выдающихся машин своего времени.
На Т-28 с 1938 года начали устанавливать 76-мм пушку Л-10 конструкции И.А. Маханова с длиной ствола в 26 калибров и начальной скоростью снаряда 555 м/с, обладавшую значительно большей мощностью, чем КТ-28 (с дистанции 1000 метров Л-10 по нормали пробивала 50 мм брони); появился пулемет в кормовой нише и зенитная турель. Нахлебавшись финского опыта, танки стали оборудовать броневыми экранами. Толщина лобовой брони корпуса и башни была увеличена до 50–80 мм, бортовой – до 40 мм, масса выросла до 32 тонн. Наконец, под занавес была выпущена партия с конической главной башней. До 1940 года произвели 523 танка Т-28.