6 березня 1944 року корпус виведено зі складу 1-ї танкової армії й відведено в район Ізяслава, в резерв 1-го Українського фронту. В першій половині квітня 1944 року 31-й танковий корпус включено до складу 2-ї кінно-механізованої групи генерал-лейтенанта С. В. Соколова для участі в Львівсько-Сандомирській операції. 12 квітня корпус зосередився в районі Кременця. В травні до складу корпуса увійшли 1442-й легкий самохідно-артилерійський та 1885-й зенітно-артилерійський полки.