В Курской битве армия, имея в своем составе 6-й и 31-й танковые, 3-й механизированный корпуса, ряд других соединений и частей, участвовала в оборонительном сражении против немецкой танковой группировки, наступавшей на обоянском направлении, вынудила его прекратить наступление. В ходе десятидневных боев армия потеряла 312 боевых машин. В Белгородско-Харьковской операции 1943 года войска армии с 3 по 11 августа прошли с боями 120 км, овладели городом Богодухов, рассекли крупную группировку немецких войск, обеспечив отражение контрудара противника в районах Богодухова и Ахтырки. 11 августа 1-я танковая армия перерезала железную дорогу Харьков — Полтава и охватила харьковскую группировку противника. В результате последующего контрудара войск Манштейна армия понесла большие потери — безвозвратно потеряно 288 танков, подбитыми — 417 — и в сентябре была выведена в резерв в район Сум, а в конце ноября переброшена в район Броваров и включена в состав 1-го Украинского фронта.
С конца декабря 1943 года до декабря 1944 года принимала участие в освобождении Правобережной Украины. В Житомирско-Бердичевской операции 1943–1944 годов, действуя на направлении главного удара фронта, за 17 дней прошла с боями 300 км, освободив более 100 населенных пунктов, в том числе Казатин, Бердичев. В Проскуровско-Черновицкой операции 1944 года соединения армии за 15 суток продвинулись до 250 км, во взаимодействии с 4-й танковой армией рассекли группу армий «Юг», отрезав ее главным силам пути отхода в Западную Украину. 25 апреля 1944 года за образцовое выполнение боевых задач, героизм, стойкость и мужество личного состава была преобразована в 1-ю гвардейскую танковую армию.
В Львовско-Сандомирской операции 1944 года 1-я гв. та в ходе 35-дневных боев прошла около 400 км, во взаимодействии с войсками 3-й гвардейской танковой и 13-й армий овладела городами Перемышль и Ярослав. В августе армия вела бои за удержание и расширение сандомирского плацдарма. В сентябре — ноябре 1944 года была в резерве. С ноября 1944 года и до конца войны вела боевые действия в составе 1-го Белорусского фронта.
На начало января 1945 года в армии имелось 562 танка и самоходных артиллерийских установок. В Варшавско-Познаньской операции 1945 года за 18 суток войска армии прошли с боями более 600 км, прорвав 7 оборонительных рубежей, форсировав реки Пилица, Варта, Одер, и освободили сотни польских городов и сел. В феврале — марте 1945 года участвовала в Восточно-Померанской операции. На 15 апреля 1945 года в армии имелось 752 танка и САУ. Боевой путь закончила в Берлинской операции 1945 года, завершившейся взятием Берлина. Командовал армией с января 1943 года и до конца войны генерал-полковник танковых войск М.Е. Катуков.
В состав армии в конце войны входили:
• 11-й гвардейский танковый Прикарпатско-Берлинский Краснознаменный ордена Суворова корпус;
• 8-й гвардейский механизированный Прикарпатско-Берлинский Краснознаменный ордена Суворова корпус.
После окончания второй мировой войны 1-я гвардейская танковая армия, которая стала теперь именоваться механизированной, осталась на территории Германии, войдя в состав Группы советских оккупационных войск в Германии. Штаб армии расположился в Дрездене. В состав армии вошли новые соединения:
• 9-я танковая дивизия;
• 11-я гвардейская танковая дивизия;
• 8-я гвардейская механизированная дивизия;
• 19-я гвардейская механизированная дивизия.
В 1957 году она стала вновь называться 1-й гвардейской танковой армией. В ее состав входили:
• 13-я тяжелая танковая дивизия;
• 11-я гвардейская танковая дивизия;
• 6-я гвардейская танковая дивизия;
• 26-я гвардейская танковая дивизия.
В 1968 году войска армии принимали участие в операции «Дунай» — оккупации советскими войсками Чехословакии. На 1 января 1991 года в состав 1-й гвардейской танковой армии входили:
• 9-я танковая Бобруйско-Берлинская Краснознаменная ордена Суворова дивизия;
11-я гвардейская танковая Прикарпатско-Берлинская Краснознаменная ордена Суворова дивизия;
• 20-я гвардейская мотострелковая Прикарпатско-Берлинская Краснознаменная ордена Суворова дивизия;
• 225-й отдельный вертолетный полк;
• 485-й отдельный вертолетный полк;