Tras el comienzo de la Segunda Guerra Mundial, intervino en la invasión soviética de Polonia y en la campaña contra Finlandia de 1939-1940. Al producirse la invasión alemana de la Unión Soviética, en 1941, un gran número de T-26 fueron destruidos en combate o cayeron en manos de los invasores. Muchos fueron transformados por sus nuevos propietarios en tractores de artillería o en cañones autopropulsados, ya que estos tenían una gran necesidad de este tipo de vehículos. Para entonces este tanque ya estaba siendo sustituido por modelos más modernos, aunque los soviéticos lo continuaron empleando en operaciones tan importantes como la batalla de Moscú, el sitio de Leningrado o la batalla del Cáucaso. Incluso en una fecha tan tardía como 1945 fue empleado durante la Invasión soviética de Manchuria, coincidiendo con el final de la Guerra Mundial.