Однако в подавляющем большинстве наступательных операций Великой Отечественной войны как отдельные танковые корпуса, так и танковые армии составляли эшелон развития успеха. Основной формой их боевого применения являлся ввод в прорыв. Но так как в большинстве случаев им приходилось участвовать в завершении прорыва тактической обороны противника, они вводились не в прорыв, а в сражение.

«Тигры» 505-го тяжёлого танкового батальона идут в атаку. 5 июля 1943 года.

Первый опыт применения танковых армий новой организации в наступлении был получен в Орловской операции, которая проводилась войсками Западного, Брянского и Центрального фронтов с 12 июля по 18 августа 1943 года. К началу операции только Центральный фронт имел в своём составе 2-ю танковую армию, которая почти вплоть до перехода в наступление вела тяжёлые оборонительные бои. 3-я гвардейская танковая армия передавалась Брянскому фронту с 14 июля, а была введена в сражение 19 июля, т. е. на 8-й день операции. 4-я танковая армия включалась в состав Западного фронта с 18 июля, а в сражение вводилась только на 15-й день операции (26 июля). Столь позднее время ввода в сражение 3-й гвардейской и 4-й танковых армий обусловливалось тем, что к началу операции они лишь заканчивали формирование — первая в районе Плавска, а вторая — под Москвой. Кроме того, определить заранее точно срок перехода наших войск в контрнаступление под Курском не представлялось возможным.

Запоздалое прибытие этих танковых армий в состав фронтов, ограниченное время на подготовку их к вводу в сражение и отсутствие опыта боевого применения танковых армий новой организации в наступлении наложили отпечаток и на характер их использования. Так, 3-я гвардейская танковая армия, совершив 150-км марш, 17 июля сосредоточилась в районе Новосиль. К этому времени войска 3-й и 63-й армий Брянского фронта, в полосе которых она должна была вводиться в сражение, продвинулись на глубину до 22 км и вышли к тыловой оборонительной полосе на реке Олешня, где встретили упорное сопротивление противника.

Первоначально задача танковой армии состояла в том, чтобы войти в сражение 18 июля после прорыва общевойсковыми армиями обороны противника по западному берегу Олешни и развить наступление в обход Орла с севера и запада. Но утром 18 июля по указанию Ставки задача была уточнена. Армия должна была наступать на Становой Колодезь и далее на Кромы, т. е. в обход Орла с юга. В связи с этим начало наступления было перенесено на утро 19 июля, когда после 10-минутной артиллерийской и авиационной подготовки войска 3-й и 63-й армий перешли в наступление. Но вследствие слабой артиллерийской подготовки и недостаточного количества танков непосредственной поддержки пехоты они за 2 ч боя смогли продвинуться лишь на глубину 1,5–2 км. Для наращивания силы удара и ускорения прорыва вражеской обороны в бой была введена 3-я гвардейская танковая армия. Во взаимодействии со стрелковыми соединениями она прорвала оборону противника на реке Олешня и к исходу дня продвинулась на 8–10 км. В тяжёлых боях армия понесла большие потери.

В последующие дни задача армии неоднократно менялась. Непрерывно совершая перегруппировки, она самостоятельно или во взаимодействии с общевойсковыми армиями последовательно прорывала оборону противника на целом ряде участков. При этом армия не располагала необходимым количеством артиллерии для надёжного подавления подготовленной обороны и вся тяжесть борьбы ложилась на мотопехоту и танки. И хотя армия сыграла важную роль в операции, получить свободу манёвра она не смогла. За время Орловской операции армия потеряла 60,3 % танков Т-34 и 72,9 % танков Т-70.

4-я танковая армия прибыла в состав Западного фронта 24 июля, когда противник уже подтянул значительные резервы к Болхову и организовал здесь прочную оборону. Армии была поставлена задача с утра 26 июля войти в прорыв в полосе 11-й гвардейской армии и развить удар в юго-западном направлении. К исходу дня она должна была продвинуться на глубину около 60 км. Время, выделенное на подготовку к вводу в прорыв (около суток), было явно недостаточным и не позволяло детально организовать взаимодействие. Когда утром 26 июля армия приступила к выполнению поставленной задачи, её действия приняли совершенно иной характер, чем те, которые предусматривались планом. Вместо ввода в прорыв ей пришлось совместно с 11-й гвардейской армией прорывать заранее подготовленные четыре рубежа обороны противника, плотно насыщенные огневыми средствами, живой силой и заграждениями. За 9 дней наступления 4-я танковая армия вклинилась в оборону противника на 25–30 км. Среднесуточный темп её наступления равнялся всего лишь 3,3 км.

2-я танковая армия Центрального фронта была введена в сражение в первый день наступления 15 июля для прорыва глубоко эшелонированной вражеской обороны во взаимодействии с общевойсковыми соединениями 13-й и 70-й армий. Ведя тяжёлые бои с противником, в ходе которых «приходилось прогрызать одну позицию за другой», армия потеряла более 300 танков, имея к концу операции в строю 36 машин.

Таким образом, все три танковые армии в Орловской операции использовались не для развития успеха после прорыва обороны общевойсковыми армиями, а фактически для прорыва этой обороны, что определялось главным образом условиями перехода в контрнаступление, а также несколько запоздалым вводом Ставкой в действие 3-й гвардейской и 4-й танковых армий. Опыт данной операции показал, что без надёжного огневого поражения противника такое использование танковых армий приводило к большим потерям, в связи с чем войска фронта лишались мощного средства развития успеха.

Танки Т-34 5-й гвардейской танковой армии перед атакой. Воронежский фронт, 12 июля 1943 года.

В Белгородско-Харьковской операции (3–23 августа 1943 г.) обе танковые армии Воронежского фронта (1-я и 5-я гвардейская) частью сил также вступили в сражение в первый день наступления 3 августа на глубине 3–5 км для завершения прорыва главной полосы обороны. Сначала были введены в бой передовые танковые бригады — по одной от корпуса, а затем главные силы корпусов для прорыва с ходу второй полосы обороны.

Такой характер использования танковых армий определялся рядом причин и прежде всего замедлением темпа наступления стрелковых соединений перед третьей позицией врага, что явилось следствием недостаточной артиллерийской подготовки, ослабления артиллерийской поддержки из-за перемещения артиллерии на новые огневые позиции, а также недостатка танков непосредственной поддержки пехоты (10–15 на 1 км участка прорыва, из них половина лёгких). Ввод в бой четырёх передовых танковых бригад (всего около 200 танков и самоходно-артиллерийских установок на 10-км участке фронта) позволил быстро завершить прорыв первой полосы обороны и вместе с тем сохранить главные силы танковых армий для борьбы с ближайшими оперативными резервами противника и для действий в оперативной глубине. Уже к исходу 7 августа танковые армии продвинулись на глубину свыше 100 км и оторвались от стрелковых соединений на 25–40 км.