Для решения новых задач по строительству ПВО страны в середине 20-х гг. требовались разносторонне подготовленные командиры-зенитчики. В 1927 г. на базе КУКС ЗА в Севастополе была создана школа зенитной артиллерии, получившая задачу готовить командиров взводов, имела учебную батарею и авиационное звено для практических стрельб, а преподаватели начали разрабатывать теорию боевого применения зенитной артиллерии. В 1931 г. школа была расширена до двух дивизионов, а сохранившиеся при ней КУКС преобразованы из зенитно-артиллерийских в курсы ПВО. Севастопольское училище зенитной артиллерии (СУЗА) располагалось на Корабельной стороне, возле памятника герою обороны города в Крымской войне матросу Кошке. Срок обучения — 2 года. Изучаемое вооружение: 76-мм и 85 мм пушки, 20-мм зенитные пулеметы, ДШК.

34-я танковая дивизия сформировалась в марте 1941 года в Киевском ОВО в составе 8 механизированного корпуса. В июне 1941 года 34 тд дислоцировалась в г. Судовая Вишня.
В 5:40 22 июня части 8-го механизированного корпуса были подняты по боевой тревоге и к исходу дня, составляя резерв 26-й армии, сосредоточились в районе Чишки, Ваньковичи, Райтаревиче (10 км западнее Самбора). В 20:40 корпус, не успевший еще полностью сосредоточиться в районе Самбора, приказом командующего Юго-Западным фронтом был выведен в новый район Куровице, Винники, Борыниче. По этому приказу корпусу ставилась задача: после ночного марша к утру 23 июня 1941 года сосредоточиться в районе Куровице в «готовности парирования удара» мотомеханизированных соединений противника в направлении Броды и войти в подчинение 6-й армии. Корпус совершал марш по двум дорогам, забитым войсками и завершил только 25 июня. На дорогах осталось большое количество техники из-за технических неисправностей, отсутствия горючего, заторов, особенно во Львове, когда 8-й мехкорпус столкнулся в городе с двигавшейся навстречу 32-й танковой дивизией 4-го мехкорпуса. Передовые отряды корпуса вышли из Львова в 12 часов 24 июня и были остановлены командованием на реке Западный Буг, а остальные части втянулись в уличные бои с украинскими националистами, поднявшими в городе вооруженное восстание.
34 тд атаковала противника в направлении Червоноармейск, Берестечко и к исходу дня овладела районом Хотын, Редкув, Коморувка. Дивизия встретила упорную противотанковую оборону в районе Редкув, Теслухув. Дивизионная разведка доложила о движении из Теслухува на Козин сотни грузовиков и танков, а также о скоплении в лесах у Антонувки до 100 танков. Командир дивизии, опасаясь за свой правый фланг, сосредоточил дивизию в лесах южнее Хотына. В направлении Козина и далее на Кременец двигались части 16 тд противника. Части 8 мехкорпуса весь день подвергались авиационным бомбардировкам противника.
Командир корпуса отдал приказ: «34-й танковой дивизии выйти из боя и, двигаясь по маршруту Червоноармейск, м. Почаюв Иовы, сосредоточиться в районе юго-восточнее м. Почаюв Новы. 34-я танковая дивизия в момент получения приказа уже атаковала противника севернее Берестечко и ее выход из боя задержался на два с половиной часа. Соединению пришлось отходить с тяжелыми арьергардными боями. Утром 27 июня в двух километрах южнее Бродов был получен новый приказ командующего фронтом, в нем говорилось о наступлении 8-го механизированного корпуса в направлении Броды, Верба, Дубно, и о сосредоточении корпуса к исходу дня в район Дубно, Волковые, Верба. К этому времени части корпуса: 12-я танковая дивизия находилась в движении на Подкамень, 7-я моторизованная и 34-я танковая дивизии оставались в занимаемых районах и вели бой с противником. В течение 27 июня 34-я танковая дивизия и отряд танков 12-й дивизии вели бои с частями противника. Встретив сильную противотанковую оборону в районах Коморувка, Поддубце, Буды, дивизия развернулась на рубеже Турковиче и остановилась на ночь, производя дозаправку боевых машин и разведку противника.
Вечером из района Червоноармейска в район Вербы выступили части 23-го и 24-го танкового полков (до 30 танков) для совместных действий с 34-й танковой дивизией. К исходу 27 июня эти части соединились с 34-й танковой. Группу в составе 34-й танковой дивизии, частей 12-й танковой дивизии и мотоциклетного полка возглавил заместитель командира корпуса по политической части бригадный комиссар Н.К. Попель. К исходу дня он сообщил, что группа разгромила некоторые части 11-й танковой дивизии противника, которые были внезапно атакованы на марше. Продвинувшись на 30 км, группа Попеля заняла район Пелча, а затем подошла к Дубно. Продолжая выполнять приказ, группа Попеля с утра 28 июня ударом в направлении Турковиче, Адамувка, Александрувка разгромили немецкие части в районе Подлуже, Адамувка, Пиратыл и выходили в район Замчиско, Смолярна, Сады Мале. К вечеру 28 июня группа Поппеля была отрезана от оставшихся сил корпуса частями подошедшей 75пд и развернувшейся от Кременца обратно 16тд противника. 29 июня группа Попеля продолжала удерживать ключевые позиции в немецком тылу, вызывая серьезное беспокойство командования вермахта. Танкистам группы Попеля, основу которой составляла 34-я танковая дивизия, пришлось рассчитывать на собственные силы. И они показали танкистам генерала Хубе, на что они способны. 30 июня 16-я танковая дивизия противника при поддержке авиации начала новое наступление в направлении Вербы. И хотя разбить окруженную группировку советских войск и на этот раз не удалось, положение группы Попеля было крайне тяжелым. Враг имел четырехкратное превосходство в танках. В конце концов немцы, используя численное преимущество, смогли разгромить окруженные части 8-го мехкорпуса. Остатки окруженной группы прорвались из окружения во главе с бригадным комиссаром Попелем. Объединившись по дороге с остатками 124-й стрелковой дивизии, Н.К. Попель вывел к своим в конце июля 1778 человек. Командир 34 дивизии полковник Васильев погиб при выходе из окружения.
15 августа 1941 года 34-я танковая дивизия прекращает свое существование, остатки ее частей служат базой для формирования новых танковых бригад.

20-я танковая бригада — танковая бригада Красной армии сформирована во Владимире с 1 по 8 октября 1941 года на базе 34-й и 48-й танковых дивизий. Противовоздушную оборону бригаде обеспечивал трёх батарейный зенитный дивизион, комплектовать его полагалось двенадцатью самоходными 37-мм пушками 61-К на базе грузовика ЗиС-30.
Осень 1941 года. 5-я армия генерала Говорова вела ожесточенные бои на Можайском направлении.
Бои шли на Минской магистрали, Можайском шоссе, в районе Локотни, Кубинки, Звенигорода, Дорохова, Тучкова и других населенных пунктов. В конце октября — начале ноября 1941 года неимоверными усилиями Красной Армии удалось приостановить продвижение гитлеровских войск.
11 октября 1941 г. 20-я танковая бригада вошла в состав Можайского УР.
Бригада прибыла в район Можайска и вошла в подчинение командира Можайского боевого участка.
13 октября 1941 г. в полдень над Бородинским полем появились «юнкерсы» и «мессершмитты». На танковый батальон капитана Волкова (военком Суханин) в районе Вязьмы навалилось до полка вражеской пехоты и более полусотни танков с артиллерией. Танкисты Волкова ударом из засад отразили 3 вражеские атаки, уничтожили 38 немецких боевых машин, 9 орудий, до 300 солдат и офицеров и, не теряя времени, сами перешли в контратаку. 14 октября 1941 г. Бригада включена в состав вновь сформированной 5-й А.
14 октября бригада отдельными группами танков вела разведку в направлении Ельня. Основные бои развернулись 15 октября. 20-я тбр действовала тремя группами - Т-34 и 3 Т-40, 11 Т-34 и 5 Т-34 - в направлении Бородино, Кукоревки, Нижней Ельни. Танкисты бригады взаимодействуя с частями 32сд контратаковали в направлениях Красино - Артемки - Ельня и Бородино- Утицы - Ельня.
В результате боев противник был выбит из Артемки. Было потеряно 10 танков (2 безвозвратно, остальные эвакуированы и восстановлены). После прорыва немецких войск южнее Можайска к 19 октября бригада отошла в район перекрестка Минского и Можайского ш. в районе Михайловское где вела оборонительные бои. Мсб продолжал действовать в районе Вереи. Отсутствие пехоты на участке обороны бригады приводило к просачиванию отдельных групп противника к нам в тыл, которые уничтожали артиллерийскую группу и экипажи танков. На 19 октября в бригаде оставалось 4 Т-34 и 2 Т-40.
В дальнейшем бригада вела оборону вдоль Минского ш. 25 октября бригада была направлена в распоряжение командира 50сд Лебеденко в пос. Тучково и почти месяц с этого дня участвовала в обороне района Тучково. В самом Тучково противника не было, однако не было обнаружено и никаких органов власти (ни милиции, ни НКВД, ни местных органов власти). Мобилизовать для обороны поселка оказалось некого. На окраине Тучково на опушке леса было обнаружено брошенное воинское имущество Красной Армии: 1 машина Зис-5, 87 ящиков 76мм снарядов, 277 ящиков 45мм снарядов, много ящиков с минами и другим имуществом. Немецкие войска в это время только подтягивались к Тучково со стороны Белобородово и Макеихи.
26 октября развернулись бои на ю-з окраине Тучково. Противник атаковал со стороны дер. Мухино и жд. К вечеру немцы захватили Мухино и вышли на зап. окраину Тучково. Бригада в составе двух танков Т-26 и роты управления (71чел.) обороняла ю-з окраину Тучково, еще 2 танка Т-26 обороняли мост у Поречье и вели разведку в сторону Крюково. В резерве на вост. окраине поселка было еще 3 Т-34 и 3 Т-26.
К 30 октября бригада продолжала вместе с 50сд оборонять р-н. Тучково. Мост у Ладыгино пришлось взорвать. На 30 октября бригада насчитывала 5 Т-34 и 12 Т-26. До середины ноября бригада оборонялась в районе Тучково. К 15 ноября бригада насчитывала: 5 Т-34, 13 Т-26, 3 Т-40 и 2 БА-20.
21 ноября бригада по приказу совершает марш в район Угрюмово.
В ноябре—декабре 1941 года бригада, проведя успешные оборонительные бои, в составе войск 5-й армии перешла в контрнаступление, в районах Покровское, Падиково, Бушарино, Волково, Пронское (Истринский и Одинцовский район Московской области). Немецкие части оказывали ожесточённое сопротивление и сами контратаковали. В декабре 1941 года в районе Юшково (под Голицыно, Одинцовский район) части бригады отразили атаку танков и пехоты противника, остановив их дальнейшее продвижение на восток и, нанеся им большие потери в живой силе и материальной части, вынудили их к отходу.
16 декабря командиром 20-й танковой бригады назначен полковник Н. П. Константинов, который в этой должности прошёл всю войну.
Во второй половине декабря 1941 года бригада вела бои в районе Успенское, заняв ряд населённых пунктов. К 23 декабря в бригаде осталось всего 5 танков: 1 Т-34, 1 Т-26, 1 Т-60, 2 «Валентайн» и один бронеавтомобиль БА-20. С 28 декабря 1941 года танковый полк был упразднён, и в составе бригады были сформированы два батальона: 20-й танковый батальон и 136-й танковый батальон.
В январе 1942 года советское контрнаступление под Москвой было выделено в отдельную операцию — Ржевско-Вяземскую операцию Калининского и Западного фронтов. В ходе наступления танки бригады использовались для непосредственной поддержки пехоты при прорыве оборонительной полосы противника на рубеже реки Москва. В частности, 21 января танкисты бригады поднимали в атаку советскую пехоту при освобождении Рузы.
С 8 февраля 1942 года в составе ударной группы 5-й армии (50-я, 32-я, 144-я стрелковые дивизии и 43-я стрелковая бригада) бригада вела бои в районе деревень Ощепково, Жихарёво (с задачей выйти в тыл гжатской группировки противника. Танкисты бригады совместно с пехотными частями блокировали ряд укреплённых опорных пунктов противника. Однако советские войска не смогли преодолеть Васильковский узел сопротивления немцев, находящийся в 16 км юго-восточнее города Гжатска (ныне Гагарин, Смоленская область). Этот узел входил в общую оборонительную систему Гжатского укреплённого района немцев, преодоление которого было завершено только в 1943 году.
В марте-апреле 1942 года, действуя в тесном взаимодействии с пехотой, танкисты захватили ряд сильно укреплённых пунктов — Чурилово, Кострово и Долгинево .
В апреле 1942 года 20 танковая бригада выведена в резерв для доукомплектования.

К началу Великой Отечественной войны зенитная артиллерия прошла период своего становления и развития на протяжении четверти века. За это время были достигнуты определенные успех, однако в целом зенитная артиллерия не отвечала требованиям предвоенного времени. Существенные недостатки в организации и подготовке ПВО привели к крайне тяжелым последствиям в начальный период войны. Низкие возможности военной промышленности СССР не позволили к началу ВОВ укомплектовать войсковую зенитную артиллерию вооружением даже в удовлетворительной степени. На вооружении зенитной артиллерии имелись:
7,62-мм счетверенная зенитная пулеметная установка обр. 1931 года;
12,7-мм зенитный пулемет (ДШК) обр. 1938 г.;
37-мм автоматическая зенитная пушка обр. 1939 г. с автоматическим прицелом;
85-мм зенитная пушка обр. 1939 г. с прибором управления артиллерийским зенитным огнем — ПУАЗО-3;
76,2-мм зенитная пушка обр. 1931 года на двухколесной ходовой части;
76,2-мм зенитная пушка обр. 1938 г. на четырехколесной ходовой части;
прибор управления артиллерийским зенитным огнем — ПУАЗО-2 обр. 1934 г.
Поистине героическими усилиями удалось наладить ускоренное производство зенитного вооружения и специальной техники в достаточно короткие сроки. За первый военный год было произведено почти такое же количество зенитных орудий, которое имелось в Красной Армии к началу Великой Отечественной войны. В результате количество зенитных орудий на фронтах с июня по ноябрь 1942 г. возросло по среднему калибру в 2 раза, а по малому калибру в 3 раза.
В 1943 году уменьшились потери зенитных орудий среднего калибра по сравнению с 1942 годом из-за меньшей интенсивности их использования для борьбы с танками. В 1943 году НКО значительно усилил и улучшил свои зенитно-артиллерийские войска. Во второй половине февраля он реорганизовал зенитно-артиллерийские дивизии, добавив к каждой из них роту управления огнем, ликвидировав один из легких полков для усиления четвертой батареей каждого из трех оставшихся и добавив к каждой дивизии четвертый средний полк с 85-мм зенитными орудиями, способными сбивать вражеские самолеты на высоте более 3000 метров. Первоначально эти дивизии состояли из трех легких полков с четырьмя батареями по четыре же 37-мм зенитными орудий каждая при общей полковой численности в 16 орудий, одного среднего полка, разделенного на четыре 4-пушечные батареи, общей численностью полка в шестнадцать 76-мм или 85-мм зенитных орудий и усиленной службы тыла. Всего в дивизии было 64 зенитных орудия. Кроме того, НКО завершил изъятие зенитных батарей из стрелковых дивизий, использовав их материальную часть в помощь оснащению новых артиллерийских дивизий РВГК, подчиненных РВГК, и включил в состав этих новых дивизий множество зенитно-артиллерийских полков и дивизионов.
В тот же период началось сформирование двух новых специализированных видов зенитно-артиллерийских полков. Первый, формировавшийся с февраля для защиты аэродромов, имел двенадцать 37-мм орудий, 12 пулеметов «максим» и восемь ДШК, отличаясь от полка образца 1942 года лишь тем, что в нем отсутствовал автотранспорт, а личный состав насчитывал только 270 бойцов. Второй вид полков для защиты аэродромов формировался с апреля, эти полки походили по своей структуре на полки зенитно-артиллерийских дивизий и имели 420 человек личного состава, двенадцать 37-мм орудий, 12 пулеметов «максим» и 12 пулеметов ДШК — разделенных не на два, а на четыре взвода. В 1943 году НКО сформировал 38 полков для защиты аэродромов и 52 новых отдельных зенитно-артиллерийских полка.
С апреля 1943 года началось формирование новых отдельных зенитно-артиллерийских дивизионов. Эти дивизионы состояли из трех батарей с четырьмя 76-мм или 85-мм зенитными орудиями и одним пулеметом ДШК в каждой при общей численности примерно в 380 человек личного состава, двенадцать 76-мм или 85-мм зенитных орудий и три пулемета ДШК. Однако нехватка 76-мм зенитных орудий вынудила НКО сформировать только два таких дивизиона, каждый из которых состоял из двух батарей с четырьмя 37-мм пушками и одной батареи с 85-мм пушками.
Благодаря этим реформам НКО смог поставить почти все зенитно-артиллерийские силы Красной Армии под руководство РВГК. Полки и дивизии зенитной артиллерии защищали действующие войска армий и фронтов, зенитно-артиллерийскими дивизионами среднего калибра прикрывали ключевые объекты в тылу.
Прилагая огромные усилия, советское военное руководство постоянно наращивало численность зенитно-артиллерийских войск Красной Армии, доведя ее к 1 июля 1943 года до 48 дивизий, 159 отдельных полков и 98 отдельных дивизионов, а на 31 декабря 1943 года — до 60 дивизий, 157 отдельных полков и 96 отдельных дивизионов. В результате к середине 1943 года советская авиация добилась общего превосходства над Люфтваффе на советско-германском фронте — отчасти благодаря тому, что противовоздушные силы Красной Армии смогли надежно прикрыть войска от немецких самолетов.
Войсковая зенитная артиллерия, несмотря на малочисленность и недостатки в боевом применении, нанесла противнику серьезные потери в самолетах. На долю зенитной артиллерии приходилось около 44% всех самолетов, уничтоженных в воздухе над войсками за первый год войны. Нанесенные зенитной артиллерией потери авиации противника вынудили его за первый период войны почти дважды полностью обновить свой самолетный парк, введенный в бой в начале войны.
При этом по мере роста количества зенитных средств и накопления боевого опыта эффективность противовоздушной обороны войск увеличилась. Если за первый год войны (до июня 1942) зенитная артиллерия и зенитные пулеметы сбивали в среднем ежемесячно 316 самолетов (около 10 самолетов в сутки), то за вторую половину 1942 года — 420 (около 14 самолетов в сутки).
Важным показателем развития войсковой ПВО во втором периоде войны являлось применение соединений и частей зенитной артиллерии РВГК для создания мощных ее группировок в целях обеспечения успеха любой операции. Зенитная артиллерия РВГК наравне с ИА стала играть роль оперативного средства Ставки и фронтов, используемого для межфронтового и межармейского манёвра. В целом во втором периоде войны зенитная артиллерия играла более значительную роль, чем в первом. Огнем зенитной артиллерии было сбито 6762 самолета, в среднем ежемесячно 531 самолет (17 в сутки), тогда как летом и осенью 1942 года — 428 (около 14 в сутки).
В третьем периоде войны авиация противника почти вдвое снизила свою эффективность. Она еще больше сократила количество полетов в тыл советских войск и страны, чтобы сохранить свою способность действовать на поле боя. В завершающем периоде войны численность зенитных орудий, выпущенных советской промышленностью, возросла почти на 50% по сравнению с выпуском за оба предыдущих периода войны. В результате модернизации была создана 85-мм пушка обр. 1944 года (КС-1), начальная скорость снаряда которой была увеличена до 880 м/с (до этого была 800 м/с), максимальная дальность стрельбы по высоте — до 12,3 км (была 10,5 км), по горизонту — до 17,8 км (была 15,5 км). Модернизацией ПУАЗО-3 явился ПУАЗО-4 обр. 1944 г., который предназначался для управления стрельбой КС-1 с радиолокатором (СОН). Одновременно с модернизацией вооружения в 1944–1945 гг. велись работы по созданию новых 57-, 100- и 130-мм зенитных пушек. Как и в предыдущем периоде, происходили изменения в численности вооружения зенитной артиллерии, но уже меньшими темпами, чем во втором периоде. Поступление от промышленности в 1944 г. 25-мм пушек возрастало, 37-мм — удерживалось на одном уровне, а 85-мм — сокращалось. В результате широкого применения зенитных частей и подразделений в боях с наземным противником потери зенитных орудий в 1944–1945 гг. увеличились почти в полтора раза по сравнению с 1943 г. Укомплектованность частей и соединений войсковой зенитной артиллерии в третьем периоде войны улучшилась. Однако обеспеченность автомашинами составляла не выше 64%, а тракторами — 42%, что, естественно, значительно снижало манёвренность зенитных артиллерийских соединений и частей.