הקרב הראשון בו הוטלו מספר טנקים למערכה היה ב-15 בספטמבר 1916 בקרב פְלֶר קוּרְסֶלֶט, חלק מהקרב על הסום. מתוך 49 הטנקים שהיו זמינים לצבא הבריטי ב-15 בספטמבר, רק 32 הגיעו לחזית, ורק 21 מתוכם הצליחו להשתתף בקרב עצמו. תקלות מכניות היו נפוצות, וטנקים רבים טבעו או ננטשו במכתשים הגדולים שנוצרו מפגיעת פגזים בקרקע, כך שבסיום הקרב נותרו לכוחות הבריטיים רק 10 טנקים שמישים.
הקרב השני בו השתתפו טנקים היה הקרב השני על האן ב-16 באפריל 1917, כאשר 19 אוגדות צרפתיות תקפו את הקו הגרמני בסיוע טנקים. אולם כמחצית מ-400 הטנקים הצרפתים הושמדו או התקלקלו בשדה הקרב, בעיקר מדגמי סן שאמון ושניידר. תוצאת קרב זה גרמה לכך שאסטיין פנה לרנו והזמין אצלם טנקים קלים וזריזים לשני אנשים מדגם רנו FT-17.
השימוש הממשי הראשון בטנק על מלוא אפשרויותיו היה בקרב קמברה, ב־20 בנובמבר 1917. הטנקים הצליחו להבקיע את החזית הגרמנית, והכוחות של בעלות הברית לקחו בשבי עשרת אלפים חיילים גרמנים, 123 תותחים, ו־281 מכונות ירייה ואף להתקדם כשמונה ק"מ - הצלחה כבירה באותם הימים כאשר התקדמות של קילומטר או שניים נחשבה ל"פריצת דרך". אולם הבריטים לא השכילו לנצל את ההצלחה ולהניע כוחות רגלים לשטח שנכבש, וזאת בניגוד לתוכנית המבצע הראשונית. כמו כן, הבריטים נכנסו עם הטנקים לשטחים בנויים, שם אבדו רבים מיתרונותיהם. כתוצאה מכך הצליחו הגרמנים לקדם תותחי שדה ולהשמיד את רוב הטנקים הבריטיים, ועשרה ימים מאוחר יותר החזירו לידיהם בהתקפת נגד נוספת את רוב השטח. אף על פי כן, השימוש המוצלח בטנק בקמברה הגדיל את האמונה בכוחו ובאפשרויות שהוא צופן בחובו, וגם הצבא האמריקאי התחיל לפתח טנק משלו. הגרמנים שעד אותו זמן היססו, החלו אף הם לפתח דגמים בעצמם.
קרב השריון בשריון הראשון נערך באפריל 1918 בצרפת כחלק מקרבות מבצע מיכאל. בקרב גברו שלושה טנקים בריטיים על שלושה טנקים גרמנים.
ב־4 ביולי 1918, במהלך קרב המל, ניצח הגנרל האוסטרלי ממוצא יהודי, ג'ון מונש, על התקפה מתואמת של טנקים, תותחים ומטוסים שנועדה לפנות דרך להתקדמות חיל הרגלים. מונש לא ראה טעם בהסתערות ישירה של חיל הרגלים על מכונות הירייה של האויב וטען שבראש חיל הרגלים צריכים לנוע הטנקים.
ב-8 באוגוסט 1918, כחלק מהקרב השני על המארן הגיע השימוש בטנקים לשיא של מלחמת העולם הראשונה, כאשר 604 טנקים של מדינות ההסכמה ליוו את חיל הרגלים המתקדם לאורך 20 מיילים (כ-35 ק"מ) בחזית המערבית.
בין שתי מלחמות העולם.
מסקנות שהוסקו אחרי מלחמת העולם הראשונה היו שלטנקים תהייה חשיבות בשדה קרב עתידי. בין המסקנות שהוסקו מניסיון קרבי:
בין שתי מלחמות העולם פותחו טנקים רבים ברחבי העולם. ארצות הברית, בריטניה, צרפת, ברית המועצות ואחרות ייצרו טנקים בעלי שריון טוב יותר ובעלי עוצמת אש גדולה יותר. אולם רק מדינה אחת פיתחה ואימצה תורת לחימה שכללה שימוש בכוח משוריין וממוכן ברמה האסטרטגית. הייתה זו גרמניה. ההבדל העיקרי בין תורת הלחימה הגרמנית כפי שפיתח אותה היינץ גודריאן, לזו של שאר הצבאות היה איחוד הטנקים בדיוויזיות עצמאיות ומאוחר יותר אף בארמיות, בעוד שיתר המדינות פיזרו את הטנקים שלהם בין דיוויזיות החי"ר או הפרשים עם כמה בריגדות עצמאיות.
שיתוף הפעולה בין גרמניה לברית המועצות.
ב-1917 שלחו צרפת ובריטניה מספר טנקים לרוסיה, במטרה לסייע לדיכוי המהפכה הרוסית, אולם טנקים אלו נפלו בידי הצבא האדום ושימשו בסיס לחיל השריון הסובייטי. הרוסים ניסו לפתח טנקים אבל נתקלו בבעיות טכניות שלא הצליחו לפתור.
על פי חוזה ורסאי, היה אסור לגרמניה לפתח ולבנות טנקים, כך שהיינץ גודריאן הציע לרוסים סיוע ביידע, בניסיון ובמימון גרמני לבניית טנקים בתמורה לקבלת מרחב תמרון לטנקים הגרמניים בתוך רוסיה. האזור שנבחר היה אזור קאזאן, שם הוקם בית הספר לשריון בקאזאן שבו פעלו ברית המועצות וגרמניה יד לבניית טנקים מבצעיים.
במטרה לשמירת החשאיות של תחנת הניסויים בקאזאן, נתנו לה את שם הקוד קאמא (KAMA). בקיץ 1929 הגיעו הטנקים הגרמנים הראשונים לקאזאן. אלו היו חמישה טנקים בינוניים מדגם גרוסטרקטור שלא הוכיחו את עצמם. במקביל נעשו ניסויים בטנקים זעירים (טנקט) מסוג קרדן לויד שחלקם נרכשו באנגליה וחלקם יוצרו במקום ובטנקים נוספים. ב-1933 היטלר הורה להפסיק את שיתוף הפעולה והגרמנים עזבו את קאמא.
פיתוח טנקים בברית המועצות.
אחרי ביטול שיתוף הפעולה עם גרמניה, לצורך המשך פיתוח של טנקים, הרוסים רכשו בארצות הברית אבטיפוס של טנק (M1931) שתוכנן על ידי ג'ון וולטר כריסטי שצבא ארצות הברית החליט לא לרכוש. טנק זה עשה שימוש במתלים מסוג מזקו"ם כריסטי שאומצו מאוחר יותר לבניית הטנק BT2 ואחריו כל סדרת טנקי ה-BT ולאחר מכן לבניית ה-T-34. במקביל, פותחו הטנק הקל T-18 שהיה העתק של הטנק הצרפתי רנו FT-17, הT-26 על בסיס טנק ויקרס 6 טון בריטי והטנק הקל T-27 על בסיס הקארדן-לויד הבריטי. בנוסף פותחו מספר טנקים אמפיביים, כדוגמת ה-T-37A המבוסס על טנק הויקרס הבריטי ויורשו, ה-T-38. בהשראת הטנק הבריטי הכבד ויקרס A1E1, פותח ה-T-28 בעל שלושה צריחים.
מלחמת האזרחים בספרד הוכיחה כי הטנקים הסובייטים אינם ממוגנים דיים, חדירים לנשק הגרמני וכי מנועי הבנזין נוטים להתלקח. לכן פותחו ה-T34 בעל מנוע דיזל לא מתלקח ושריון נטוי - כך שפגזים יינתזו ממנו במקום לחדור פנימה. פיתוח ה-T-34 הושלם ב-1939 וכן פותח הטנק הכבד KV.
פיתוח טנקים בגרמניה.
הגנרל אריך לודנדורף מהפיקוד העליון הגרמני קבע את עדיפות הטנקים של בעלות הברית כגורם העיקרי בתבוסת גרמניה. היינץ גודריאן שמונה לעמוד בראש כוח השריון הגרמני חשב אף הוא כך, ולכן, בתמיכת היטלר, יזם את שיתוף הפעולה עם ברית המועצות בפרויקט "קאמא" (ראו לעיל). אחרי הפסקת שיתוף הפעולה המשיכו הגרמנים לפתח טנקים קלים, והראשון שיוצר במספרים משמעותיים היה הפאנצר סימן 1 בעל שני מקלעים, שהתבסס חלקית על הטנק הקל קרדן לויד, על מנת להשיג מהירות השתמשו הגרמנים בלוחות שריון דקים. לאחר מכן יוצר טנק סיור קל ה-פאנצר סימן 2 בעל שריון מעט יותר עבה והמקלעים הוחלפו בתותח. בכל הטנקים הגרמניים הותקנו מכשירי קשר, על פי חזונו של גודריאן. בהמשך פותחו טנקים בינוניים, הפאנצר סימן 3, שנועד בעיקר ללוחמה נגד טנקים והפאנצר סימן 4 שייצורו נמשך לכל אורכה של המלחמה והם החליפו את הפאנצרים 1 ו-2 במהלך מלחמת העולם.
פיתוח טנקים בבריטניה.
פולר שנחשב כאבי תורת השריון הבריטית, פרסם בסוף 1918 את תוכנית 1919, בה המליץ להקים חיל שריון עצמאי ולהתבסס עליו במלחמה עתידית.
הבריטים החליטו לפתח שלוש משפחות טנקים, כל אחד נועד לתחום פעילות אחר. טנקי שיוט כמו טנק שיוט סימן 1 (A9) וטנק שיוט סימן 2 (A10) ובמקביל סדרת טנקי A-13 (החל בטנק שיוט סימן 3 וכלה בקובננטר) והקרוסיידר שהתבססו על מערכת המזקו"ם של כריסטי. טנקים אלו נועדו לסיורים ולגיחות קרב קצרות. טנקי חי"ר כדוגמת המטילדה סימן 2 לתמיכה בחי"ר. וטנקים קלים לסיור, ליווי וביטחון פנים. צוותי הטנק הבריטיים הוכשרו לירות תוך כדי תנועה.
במפעלי ויקרס-ארמסטרונג פיתחו את הויקרס 6 טון שלא הוזמן על ידי הצבא הבריטי אבל היווה בסיס לטנקים של מדינות אחרות. ואחריו את הויקרס סימן 2 ששילב מסקנות ממלחמת העולם כמו גם מפיתוחים מאוחרים יותר. לטנק זה היה צריח מסתובב בדומה לטנקי ה-FT, תותח 47 מ"מ מדגם תותח 3 ליברות, מקלע, עמדת תותחן קדמית, שריון משופע ומכשיר קשר. פיתוח משמעותי נוסף היה הטנק הכבד ויקרס A1E1 שפותח ב-1925. היו לו צריח ראשי וארבעה צריחים קטנים, עיצוב זה הועתק אחר כך לטנקים הסובייטים T-28, T-35 ולטנק הגרמני נאובאופארצוג .
פיתוח טנקים בארצות הברית.
במהלך מלחמת העולם הראשונה, צבא ארצות הברית עשה שימוש מועט בטנקים אבל הוכח שלטנק תהייה חשיבות מכרעת בשדה קרב עתידי ולכן הושקעו מאמצים בפיתוח דגמי טנקים חדשים. חוק ההגנה הלאומי של ארצות הברית 1920 העמיד את חיל הטנקים תחת חיל הרגלים. ג'ורג' פטון העדיף חיל שריון עצמאי. אבל הפיקוד העדיף שהטנקים יהיו אחת מהזרועות המסורתיות, פטון העדיף שהשריון יהיה כפוף לפרשים, כי לדעתו פיתוח טנקים הפועלים עם פרשים יתמקד בניידות, בעוד טנקים הכפופים לחיל הרגלים ידגישו את כוח האש.
העובדה שכוח השריון הוכפף לחי"ר ותפקידם נתפש כסיוע לחי"ר להתקדם ללא הפרעה, גרמה לכך שעיקר הפיתוח היה לטנקים קלים, שמשקלם לא עובר 5 טון, על מנת שאפשר יהיה לנייד אותם במשאיות. טנקים כבדים יותר הוגבלו ל-15 טון, על מנת שיוכלו לעבור על גשרים, בעיקר גשרים שנבנו על ידי חיל ההנדסה ושאפשר יהיה לנייד אותם ברכבות. לשם כך פותחה סדרת הטנקים T1 Light Tank, אבל הם לא הוכיחו את עצמם כעונים לדרישות.
כריסטי המשיך לפתח דגמי טנקים, שנפסלו על ידי צבא ארצות הברית כי לא עמדו במגבלות של 5 טון ו-15 טון. אבל התכנונים שלו שימשו אחר כך בטנקים אחרים.
פיתוח טנקים בצרפת.
הצרפתים ראו בטנק כלי עזר לחיל הרגלים, לשם כך הם פיתחו סדרת טנקים קלים וזריזים הכפופים לפיקוד החי"ר, שיוכלו לסייע לכוחות החי"ר בהתקדמותם. טנקים אלו היו זולים יחסית וקלים יחסית לייצור ולכן בסוף שנות ה-20, צרפת הייתה בעלת מספר הטנקים הגדול ביותר.
ב-1931 החליטו הצרפתים שעליהם להוסיף גם טנקים כבדים שנועדו ליצור "חזית הלם" ולפרוץ קדימה מקווי ההגנה, לשם כך פותחו השאר B1 מתוצרת רנו ואחריו הטנק הכבד FCM F1 שנכנס לשירות רק ב-1940. ל-B1 היו שני תותחים, האחד בצריח והשני בתובה, שנתנו לו כוח אש כפול, הא היה בעל שריון עבה, אבל היה איטי מאוד וצרך כמויות גדולות של דלק.