В лесистой местности в полосе Западного фронта такие соединения в целом справлялись с задачами на вход в прорыв и действия в ближнем оперативном тылу и на прифронтовых коммуникациях противника. На открытых же пространствах Юго-Западного направления требовался гораздо более серьезный инструмент. В частности, именно из-за недостатка ударной мощи 1-го, 5-го и 6-го кавкорпусов (каждый трехдивизионного состава, с приданной танковой бригадой) не достигла своих стратегических целей Барвенковско-Лозовская операция Юго-Западного и Южного фронтов в январе 1942 года. А ведь планировалась она по всем канонам глубокой стратегической операции: предполагался прорыв к Днепропетровску и Запорожью (на 150–200 км по прямой) смежными флангами двух фронтов с целью отрезать и окружить Донбасскую группировку противника.
Весь опыт зимних наступательных операций 1941–1942 годов убедительно показывал необходимость создания крупных танковых соединений и объединений, способных повысить темпы наступления и увеличить размах операций.
Это и было сделано — как только вновь введенные в строй после эвакуации промышленные мощности смогли обеспечить бесперебойные поставки соответствующих объемов техники и вооружения. В начале апреля 1942 года Наркомат обороны СССР приступил к формированию танковых корпусов (в составе двух, трех танковых и мотострелковой бригад), а уже в мае начали формироваться две — 3-я (генерал-лейтенант П. Л. Романенко) и 5-я (генерал-майор А. И. Лизюков) танковые армии.
Штатная структура создаваемых объединений претерпела серьезные изменения по сравнению с предвоенными взглядами. Армии формировались смешанного состава: в них входили как танковые, так и стрелковые соединения. Например, 3-я танковая армия при создании включала в себя 12-й и 15-й танковые корпуса, 179-ю отдельную танковую бригаду, 154-ю и 264-ю стрелковые дивизии, 62-й гвардейский минометный полк, 1172-й истребительно-противотанковый артполк, 226-й зенитно-артиллерийский полк, 8-й мотоциклетный полк, 54-й мотоциклетный батальон, 182-й мото-инженерный батальон, 507-й батальон связи и тыловые подразделения.
Включение в танковую армию соединений с разной степенью подвижности диктовалось особенностями оперативного применения новых объединений. Стрелковые дивизии должны были самостоятельно прорывать оборону противника, а танковые или механизированные корпуса армии — входить в прорыв, развивая тактический успех в оперативный. При действиях в оперативной глубине танковые соединения развивали бы наступление в глубину, обходя вражеские узлы сопротивления, блокирование и разгром которых осуществляли бы двигающиеся во втором эшелоне стрелковые дивизии.
Подобный способ ведения наступательных операций немецкой армией в летне-осенней кампании 1941 года показал превосходные результаты. Недостаток огневой мощи вновь формируемых соединений предполагалось компенсировать за счет придания им из резерва главного командования частей артиллерии и реактивных минометов.
Тем временем война вносила свои коррективы в расчеты советского Генерального штаба. В начале июля 1942 года, чтобы остановить наступление немецкой 4-й танковой армии Г. Гота, пришлось бросить во встречное сражение на Воронежском направлении только что сформированную 5-ю танковую армию А. И. Лизюкова. Тем не менее советские танковые армии постепенно начинали играть в планировании и проведении наступательных операций именно ту роль, которая для них и предполагалась. В августе 1942 года 3-я танковая армия генерал-лейтенанта П. Л. Романенко, усиленная артиллерией и реактивными минометами из резерва Ставки ВГК, взламывала немецкую оборону в Козельской операции.
В анналы истории мирового военного искусства вошли действия вновь сформированной 5-й танковой армии в Сталинградском сражении. Танкисты именно этого объединения, встретившись с войсками Сталинградского фронта в районе Калача, замкнули кольцо окружения вокруг 6-й армии генерала Ф. Паулюса, положив начало целой серии наступательных операций Красной Армии на южном участке советско-германского фронта. Результатом этих действий стал окончательный перехват советскими войсками стратегической инициативы и начало коренного перелома в ходе Великой Отечественной войны.
Ставка ВГК предвидела этот перелом и, осознавая масштабы и глубину предстоящих наступательных операций, позаботилось о своевременном создании достаточного количества формирований, предназначенных для решения таких задач. После всесторонне изучения опыта действий крупных танковых объединений смешанного состава был сделан вывод о несоответствии их структуры характеру предстоящих боевых действий ввиду разной степени подвижности входящих в них частей и соединений. Необходимо было создание однородных, высокоподвижных, обладающих большой ударной силой и огневой мощью бронетанковых объединений, освобождение танковых армий от немоторизованных стрелковых соединений, повышение подвижности артиллерии, тыла, придание армии соответствующего количества инженерных средств.