Через год химические танки снова вступили в бой против японцев, поддерживая части советско-монгольских войск в боях у реки Халхин-Гол. На этот раз их действия были более активными.

К началу конфликта (май 1939 года) в составе 11-й танковой бригады 57-го Особого корпуса Красной Армии, расквартированного в Монгольской Народной Республике, имелось две роты ХТ-26 — 10 танков. Предполагалось использовать эти танки только на огнеметание, поэтому на складах имелось 7 заправок огнесмеси на каждый ХТ-26.

Первый бой на Халхин-Голе ХТ-26 провели 27–28 мая в ходе разгрома японо-манчжурского отряда под командованием полковника Ямагато. В ходе боя 28 мая благодаря действию ХТ-26 был полностью разгромлен зашедший в тыл наших частей японский разведывательный отряд подполковника Азума численностью 220 человек.

5 июля 1939 года в ходе боев в районе горы Баин-Цаган, 2-й батальон 11-й танковой бригады получил приказ — не допустить прорыва противника к переправе через Халхин-Гол. В ходе атаки 15 БТ-5 и 5 ХТ-26 продвижение японцев было остановлено, но при этом сгорело 7 БТ-5 и 5 ХТ-26. О гибели одного из ХТ-26 сохранилось свидетельство одного из японских солдат 71-го пехотного полка: «Один танк подошел к японским окопам и почему-то застрял. Сначала он стрелял из огнемета, потом из пулемета и пистолета. Сержант Ассакура хотел уничтожить его. Он подошел сзади, положил на танк 2-х килограммовый заряд взрывчатки и побежал от взрыва. Все вокруг аплодировали, так как это было похоже на сцену из некоторых средневековых японских сражений. Однако пулеметной очередью с танка Ассакура был убит. Солдаты были в ярости, они окружили этот танк, предлагая экипажу сдаться. Ответа не последовало, тогда под днище танка заложили взрывчатку и подорвали ее. В результате был поврежден передний люк, чрез который сержант Хигаки вытащил за ворот молодого русского танкиста (второй погиб), которого тут же закололи штыками».

Химический танк XT-130 выпуска 1938 года во дворе завода № 174 (АСКМ).

20 июля 1939 года в район реки Халхин-Гол прибыла 2-я рота 2-й химической танковой бригады, имея 18 XT-130 с десятью заправками огнесмеси. 1 августа 1939 года два взвода XT-130 принимали участие в бою. Танки поддерживали огнем атаку пехоты 601-го стрелкового полка, при этом 2 XT-130 было потеряно.

С прибытием в район боев 6-й танковой бригады, имевшей 9 ХТ-26, в войсках 1-й Армейской группы к началу наступления (20 августа 1939 года) имелось 16 ХТ-26 и 16 XT-130 (3 ХТ-26 и 2 XT-130 были потеряны в боях 1–2 августа).

В ходе августовской операции (20–29 августа) все химические танки принимали активное участие в бою, при этом наиболее интенсивная работа была 23–26 августа. В эти дни XT-130 и ХТ-26 ходили в атаку по 6 -11 раз. За этот период 2-я химическая рота потеряла подбитыми 5 XT-130, но все они были восстановлены и принимали участие в боях до полной ликвидации окруженной группировки японцев.

За период конфликта у реки Халхин-Гол танковые химические подразделения израсходовали 32 тонны огнесмеси, безвозвратно потеряв 10 ХТ-26 и 2 ХТ-130.

В «Отчете о действии химических войск в ходе боев у реки Халхин-Гол» давалась следующая оценка химических танков:

«Химические танки в период конфликта в районе р. Халхин-Гол получили широкое применение и в полной мере оправдали себя, завоевав себе прочный авторитет среди стрелковых частей. Японская пехота, в полном смысле этого слова, боялась химических танков, об этом свидетельствуют показания пленных солдат, унтер-офицеров и поведение солдат в период атак химтанков.

ХТ-130 и ХТ-26 показали себя как незаменимое оружие для выжигания и выкуривания японцев из щелей, окопов и т. д.

Отрицательной стороной химтанков является незначительная дальность струи выстрела (35–40 м) не обеспечивающая танк от броска ручной гранаты, а ХТ-26, кроме указанного недостатка, имеет еще и устаревшую, не совершенную аппаратуру, что еще больше снижает эффективность танка в бою».

В 1939 год в КБ завода № 174 были разработаны и изготовлены два опытных химических танка — XT-131 и XT-132. XT-131 представлял собой машину с огнеметом, установленным в башне справа от пушки. Таким образом, конструкторы попытались совместить артиллерийское и огнеметное вооружение. Однако размещение в танке пушки, огнемета, баллонов для смеси и сжатого воздуха, запаса снарядов и патронов оказалось неудачным. И без того тесная машина стала еще теснее, а работа экипажа в ней практически невозможна.

Используя опыт работ по XT-131, на заводе № 174 изготовили танк XT-132, в котором от пушечного вооружения отказались. Осенью 1939 года, после успешных испытаний, модернизированный вариант этой машины приняли на вооружение под индексом XT-133. XT-133 изготавливался на базе танка Т-26 выпуска 1939 года — с наклонными листами подбашенной коробки и конической башней. Как и на XT-130, башня была сдвинута к правому борту, а слева установили баки и другое оборудование. В отличие от линейного Т-26, на башне ХТ-133 был смонтирован только один прибор ПТК, установленный по центру.

Химический танк ХТ-130 210-го отдельного огнеметного танкового батальона производит огнеметание. Карельский перешеек, февраль 1940 года (РГАКФД).

Серийное производство ХТ-133 началось в конце сентября 1939 года и шло с большими трудностями. Дело в том, что, несмотря на практически полную схожесть корпуса и башни Т-26-1 и ХТ-133, в конструкцию последнего было внесено большое количество изменений (179 в конструкцию корпуса и 91 в конструкцию башни), а технология изготовления не была отработана. Об этом докладывал в АБТУ Красной Армии представитель военной приемки в письме от 1 декабря 1939 года: «В октябре принято 180 корпусов, задел на 1 ноября — 78 корпусов. В ноябре Ижорским заводом сдано заводу № 174 73 корпуса (из них 20 Т-26 и 53 машины 133) и 106 башен (102 для Т-26 и 4 для 133). Срыв программы по выпуску корпусов 133 в основном объясняется болезненностью перехода на новую конструкцию, обладающую меньшей жесткостью корпуса, так как крыша корпуса у Т-26 приварная, а у 133 съемная, требующая более тщательной пригонки крыши и щитка водителя. Средняя часть днища новой конструкции также обладает меньшей жесткостью, чем у Т-26, что вызывает большие трудность в установке постаментов под химбаллоны.

Недоработка всей технологии со стороны Ижорского завода и завода № 174 заключается в том, что опытная партия машины 133 была изготовлена в очень малом количестве — изготовлено всего 4 комплекта в течение нескольких месяцев. Все это привело к тому, что к валовому производству приступили вслепую и только сейчас, когда нужно выполнять программу выявился целый ряд недоразумений».

Несмотря на принятые меры, в декабре так и не удалось наладить выпуск танков ХТ-133. В большом количестве они стали выходить из ворот завода только в январе 1940 года, причем большинство из них тут же поступало в части, ведущие боевые действия против финнов.