ערב מלחמת העולם השנייה היו לצבא צרפת טנקים שנועדו לתמיכה בחי"ר, הטנק הקל העיקרי מסוג זה היה ה-רנו R-35 וכן היו מספר טנקים מסוג FCM 36. טנקי פריצה בינוניים מהסוגים שאר D1, שאר D2. טנקים כבדים מהדגם הוותיק שאר 2C והטנק "שאר B1" ששימש גם ללוחמה נגד טנקים. חיל הפרשים הפעיל את טנקי השיוט המהירים H39 הוצ'קיס, AMC 34, AMC 35 והסומואה בנוסף היו טנקים בעלי חימוש הדומה לזה של טנקי החי"ר כמו AMR 33 ויורשו AMR 35.
מלחמת האזרחים בספרד.
מלחמת האזרחים בספרד הציבה את הפאנצר 1 מול ה-BT הכבד יותר וה-T26.
ב-30 באוקטובר 1936 התרחש עימות ראשון בין טנקים מתוצרת גרמניה לבין טנקים מתוצרת ברית המועצות. הטנקים משני הסוגים היו חדירים לירי ורוב הטנקים הסובייטים הושמדו.
המסקנות שהגיעו אליהן גם הגרמנים וגם הסובייטים היו צורך בעמידות בירי, פרופיל נמוך, יכולת התגנבות, וחיסכון במשקל. מסקנות אלו הביאו את הגרמנים לפתח את הטיגר.
במלחמת העולם השנייה.
ב-1 בספטמבר 1939 פרצה מלחמת העולם השנייה, כאשר למעלה מ-2000 טנקים גרמניים, ברובם מדגמי הפאנצר סימן 1 והפאנצר סימן 2, מתוגברים בטנקים מהסוגים פאנצר סימן 3, פאנצר סימן 4 והטנקים תוצרת צ'כוסלובקיה: פאנצר 35(t) ופאנצר 38(t), שעטו לתוך פולין, ובמכת מחץ (מלחמת בזק) פרצו את קווי ההגנה הפולנים ודרסו את הצבא הפולני המיושן. כך אפשרו לחיל הרגלים הגרמני להתקדם בלי הפרעה. על דיוויזיות השריון הנאצית פיקד גודריאן, שהועלה לדרגת גנרל.
לצבא פולין היו כ-900 טנקים, ברובם טנקים בריטים וצרפתיים וחלקם תוצרת פולין, כמו הטנק הקל 7TP שהיה שדרוג של הטנק הבריטי ויקרס 6 טון והטנק הזעיר (טנקט) TKS. מתוך כלל הטנקים הפולנים רק כ-210 היו מצוידים בתותח, והם הצליחו להשמיד כמה טנקים גרמניים, אבל נכנעו לעדיפות הכמותית והטכנולוגית הגרמנית.
ב-18 בספטמבר אירע קרב השריון בשריון המשמעותי היחיד במערכה. הקרב התרחש בקרבת העיר טומשוב-לובלסקי כאשר 80 טנקים פולנים נתקלו בטנקים גרמניים. בקרב זה, טנק פולני מדגם TKS המצויד בתותח 20 מ"מ הצליח להשמיד 3 טנקים גרמנים מדגם פאנצר.
ב-17 בספטמבר 1939 פלשו למעלה מ-3,000 טנקים של הצבא האדום לחלקה המזרחי של פולין. הסובייטים פעלו בשיתוף פעולה עם הנאצים, תוך מילוי חלקם בחלק הסודי של הסכם ריבנטרופ–מולוטוב. גם כאן ניסה הצבא הפולני, ללא הועיל, להתנגד לפלישה. כ-30 טנקים של צבא פולין מדגם רנו R-35, חיפו על נסיגת כוחות פולניים לרומניה.
גם בעת הפלישה לצרפת ב-1940 שיחקו הטנקים הגרמניים תפקיד מכריע, כשהוכיחו שקו ביצורים נייח דוגמת קו מאז'ינו אינו יכול להם. מנגד, בעלי בריתם של הגרמנים האיטלקים נחלו תבוסה מול הבריטים בקרבות שריון בשריון בצפון אפריקה. בעיקר בזכות עדיפותו של הטנק הבריטי, מטילדה דגם 2 על הטנקים האיטלקיים וחולשת תותחי נ"ט איטלקיים שהיו בקוטר של 37 מ"מ ולא הצליחו להבקיע את שריונה של המטילדה.
בשנת 1941 פלשו הנאצים לרוסיה, ובכך החלה שרשרת הקרבות השריון הגדולים ביותר בהיסטוריה. הכוח הגרמני כלל אלפי טנקים, וקרבות שריון בשריון אדירים התחוללו כאשר הוא עשה את דרכו לעומק ברית המועצות. כוח השריון הסובייטי היה מורכב מטנקים מהסוגים T-26, סדרת הטנקים BT, וטנקי סיור קלים כמו הטנקים האמפיביים T-37 ו-T-38.
הופעתם של הטנקים הסובייטים T-34 ו-KV-1, שלא היו מוכרים לגרמנים עד שנת 1941, אילצה את הוורמאכט להצטרף למירוץ ההתחמשות בטנקים בעלי שריון עבה יותר ותותח טוב יותר. לכן פיתחו הגרמנים את הטנק הבינוני-כבד פנתר (פאנצר 5) ואת הטנק הכבד טיגר (פאנצר 6) וכמשמיד טנקים את התומ"ת שטוג סימן 3 על בסיס התובה של פאנצר 3 והשטוג סימן 4 על בסיס תובה של פאנצר 4, לקאת סוף המלחמה, השתמשו בתובה של טיגר 2 לייצור מספר יחידות של תומ"ת משמיד טנקים מסוג יאגדטיגר, אולם מחסור במשאבים ובאמצעי ייצור, בשילוב תכנון אטי גרמו לכך שכמות הטנקים ומשמידי הטנקים שיוצרו לא השתוותה לכמויות שהוטלו למערכה על ידי בעלות הברית.
בשנת 1942 נערכה הלחימה העזה בצפון אפריקה בין קורפוס אפריקה של גנרל פלדמרשל ארווין רומל הגרמני לארמייה השמינית של גנרל מונטגומרי הבריטי. כמעט 1,600 טנקים משני הצדדים השתתפו בקרב ההתשה של אל-עלמיין. עם פרוץ הקרבות של מלחמת העולם השנייה, הופתעו הבריטים לרעה מביצועי טנקי השיוט שלהם. טנקי שיוט דוגמת A-9 A-10 והקרוסיידר היו, אמנם, מהירים יחסית לזמנם, אך לא יכלו לבצע את תפקידם בהצלחה. הסיבה העיקרית לכך הייתה נחיתות החימוש והמיגון שהיו בלתי ניתנים לגישור בעזרת המהירות העדיפה של השריון הבריטי. הבריטים הגיעו למסקנה שיש לשדרג את החימוש והמיגון של טנק השיוט ולכן פיתחו וייצרו את טנק השיוט הקרומוול, גרסה מתקדמת של הקרומוול נקראה צ'אלנג'ר ולקראת סוף המלחמה פותח הקומט (A34) על בסיס הקרומוול. אף על פי שאיבדו יותר מ-50% מהטנקים שלהם, יצאו הבריטים מהמערכה בצפון אפריקה כשידם על העליונה.
ב-1941 הגיע הייצור הרוסי של טנק ה-T-34 לרמות גבוהות מספיק על מנת לפצות על אבדות השריון הגדולות, והסובייטים החלו במתקפות נגד, שבהן שותפו אלפי טנקים.
במסגרת קרב קורסק, שנערך בקיץ 1943, התנהל קרב השריון הגדול בהיסטוריה, בו השתתפו למעלה מ-6,000 טנקים משני הצדדים. במסגרת הקרב ספגו הכוחות הממונעים הגרמניים אבדות כבדות, והוא הסתיים בניצחון אסטרטגי סובייטי מכריע. לאחר הקרב נטל הצבא האדום את היוזמה לידיו, ולא שמט אותה עד לתום המלחמה באירופה והכרעת גרמניה הנאצית. הצבא האדום ניהל שורה של מתקפות, במסגרתם מילאו ארמיות הטנקים שלו תפקיד מכריע, הדף בהדרגה את הצבא הנאצי מערבה, וסיים את המלחמה בכיבוש הבירה הנאצית, ברלין, במאי 1945.
כשפלשה גרמניה למערב אירופה בשנת 1940, היו לצבא ארצות הברית רק 28 טנקים חדשים, מתוכם 18 טנקים בינוניים ו-10 קלים בנוסף על כ-900 טנקים מדגמים ישנים יותר. לצבא ארצות הברית לא היו טנקים כבדים ולא היו תוכניות מיידיות לייצור טנקים כאלו, מה גם שהפיקוד העליון הגביל את משקל הטנק ל-30 טון, על מנת שיתאים לציוד הגישור הסטנדרטי. חמור אף יותר מהמחסור בטנקים היה חוסר הניסיון של התעשייה בייצור טנקים וקווי ייצור מועטים. יתר על כן, ארצות הברית הייתה מחויבת לסייע באספקת טנקים לבעלות בריתה. עד 1942 הייצור של הטנקים האמריקניים זינק לכמעט 25,000, וכמעט הכפיל את התפוקה הבריטית והגרמנית המשולבת באותה שנה. ובשנת 1943, שנת הייצור הגבוהה ביותר של הטנקים, יוצרו בארצות הברית 29,497 יחידות. בסך הכל, בין 1940 עד 1945 הסתכם ייצור הטנקים האמריקני ב-88,410.
ב-1944 נחתו בעלות הברית בנורמנדי. בגל הראשון נכללו טנקי השרמן DD האמפיביים בנוסף לעוד סוגים רבים של טנקים. הטנקים הגרמניים שוב היוו אויב קשה, אך הכמות המוחצת של השרמנים הביאה לניצחון. ב-1945 הסתיימה מלחמת העולם השנייה. היה ברור שבכל סכסוך עתידי יהיה לטנק תפקיד מכריע. במזרח ובמערב המתינו עשרות אלפי הטנקים שיוצרו להילחם בגרמניה לאויב חדש. מלחמת העולם השנייה הביאה להתפתחות אדירה בתחום הטנקים. השריון נעשה עבה יותר, חימוש הטנק היה לגדול יותר ולמדויק יותר, ופותחו תאוריות טקטיות ואסטרטגיות לשימוש בטנקים.
בתקופת המלחמה הקרה.
עם תום מלחמת העולם השנייה ותחילת המלחמה הקרה בין הגוש הקומוניסטי למערב, היו שני הצדדים חמושים בטנקים ממלחמת העולם השנייה. אצל האמריקאים היו אלה בעיקר שרמנים וגם טנקים מסוג M26 פרשינג, שיוצרו לקראת סוף המלחמה. אצל הסובייטים כלל המלאי את טנקי ה-T-34 האמינים שיוצרו בעשרות אלפים, ולצידם טנקים כבדים מטיפוס IS.
צבא ארצות הברית החליט להפסיק לפתח ולייצר טנקים. כי הפיקוד העליון הגיע למסקנה שטנק לא יכול להתמודד עם פצצת אטום, שהוכחה כנשק קטלני.
הרוסים המשיכו בפיתוח טנקים, לפחות עד 29 באוגוסט 1949 שאז בוצע הניסוי המוצלח בפצצת ביקוע גרעיני.
ב-25 ביוני 1950 פתחו כוחות קוריאה הצפונית במתקפה נרחבת על קוריאה הדרומית. כחלק מהמתקפה פלשו 225 טנקים צפון קוריאנים, רובם T-34 תוצרת ברית המועצות, אל שטח דרום קוריאה. ארצות הברית שלחה כוחות צבא לעזרת קוריאה הדרומית הכוח הצבאי כלל טנקי פרשינג מהדגמים M26 ו-M46, שרובם הספיקו להשתתף במלחמת העולם.
מסקנות הקרבות של מלחמת קוריאה הביאו לעליית מעמדם של הטנקים. בניסיונותיהם לייצר טנק שיתמזגו בו גם השריון והחימוש הכבד של הטנקים הכבדים, וגם המהירות ויכולת התמרון של הטנקים הבינוניים, הגיעו שני הצדדים לאותן מסקנות ופיתחו את טנק המערכה. טנק זה, שהראשונים מסוגו היו הצנטוריון, ה-T54 והפטון משלב בתוכו מהירות, שריון וחימוש, המתפשרות זו עם זו. כך נוצר טנק שממלא את תפקיד כל סוגי הטנקים שקדמו לו (פרט לטנק הקל).
אחרי הקמת ברית ורשה פיתחו הרוסים את ה-T-55 על בסיס ה-T-54. לטנק זה הייתה מערכת PAZ שיועדה לאפשר עמידות במתקפה אטומית.
אחרי הקמת חומת ברלין אפשרו מפקדי נאט"ו לגרמנים לפתח טנק מערכה, והתוצאה הייתה לאופרד 1.
המזרח התיכון שימש כשדה ניסויים חשוב עבור המעצמות. נשק סובייטי ניתן למדינות ערב ואילו ישראל הצטיידה בנשק מערבי (בהתחלה בריטי וצרפתי, ואחרי מלחמת ששת הימים - אמריקאי). קרבות טנקים גדולים התרחשו במלחמות ישראל, בעיקר במבצע קדש, במלחמת ששת הימים ובמלחמת יום הכיפורים, שבה נערכו קרבות טנקים השניים בגודלם רק לאלה שנערכו במלחמת העולם השנייה,
קרב השריון של ה-14 באוקטובר הוא קרב השריון השני בגודלו בהיסטוריה עם יותר מ-2,000 טנקים נלחמים בשני הצדדים. ברוב הקרבות יצא חיל השריון הישראלי כשידו על העליונה. אלפי טנקים סובייטים הושמדו או נלקחו שלל מידי מדינות ערב ושודרגו על ידי ישראל.