Toisessa maailmansodassa T-34:ää käytettiin itärintamalla vuodesta 1941 alkaen. Vaunu kesti suomalaisten torjuntatulta hyvin, joten Neuvostoliitto käytti sitä jatkosodan vastahyökkäyksen kärkenä. Pohjois-Korea käytti vaunuja Korean sodassa, ja Pohjois-Vietnam Vietnamin sodassa. Vaunua on käytetty myös Bosnian sodassa. Myös Saksa käytti kaapattuja vaunuja sodan aikana niin kutsuttuina Beutepanzereina. Saksan käytössä vaunun nimenä toimi Panzerkampfwagen "T"-"34" 747(r). Vaunu oli kuitenkin tässä käytössä ongelmallinen, sillä vaikka vaunuun laitettiinkin Saksan kansallisuustunnukset niin vaunulla oli helposti erottuva profiili ja saksalaiset usein ampuivat T-34:ia profiilin perusteella, kiinnittämättä huomiota kansallisuustunnuksiin.