从50年代末开始，中国开始自主研制坦克，建设具有中国特色的坦克装备体系，引进苏联T-54A中型坦克技术仿制59式坦克。苏联T-54A中型坦克原本是二战后将二战中参与作战的T-44中型坦克进行改进后的产品，其性能和威力自然要比原来的T-44要强很多。
1959年，59式中型坦克定型并在617厂小批量生产33辆，提交了32辆到坦克一师，在建国10周年国庆阅兵式上首次亮相。由于装甲钢问题没解决，这一批坦克后来被交给装甲兵学校，只有10辆装备坦克独立第6团，另有2辆装备第1机械化师教导营。
1963年末，59式中型坦克解决了装甲钢问题，完成实用化定型，开始量产。从1964~1966年，坦克师开始接收59式中型坦克，并用其换装T-34/85坦克。在上世纪60和70年代，59式坦克的年产量仅为几百辆，直到1979年才达到每年生产1000辆的大规模生产水平。这期间的30年间，59式坦克成为了的主力坦克，其地位在装甲兵的历史上远高于其它任何一种型号。
62式轻型坦克于1958年研制，1962年定型，1963年投产并装备使用，是我国自行设计研制的第一代轻型坦克，大多数都用在南方丘陵山地的装甲部队，遂行侦察、迂回、同敌方轻型装甲车辆作战等任务，拥有非常良好的机动性能、一定的火力和防护能力，1989年之前一共生产了1500多辆。
63式装甲输送车于1958年7月提出研发需求，以58-72工程立项，后重新命名为531工程，于1963年通过定型并正式装备部队，是中国第一代自主设计、生产的履带式装甲输送车，大多数都用在输送步兵跟随坦克作战。63式装甲车是中国最成功的履带式装甲输送车，在国际军火市场很受欢迎，以价格低、皮实耐用、维修简便、使用场景丰富（不用改装就能够直接进行浮渡）、改装潜力巨大而著称，曾出口到伊朗、伊拉克、朝鲜、巴基斯坦、刚果、苏丹、坦桑尼亚等许多国家，也曾参与包括越南战争、对越自卫反击战、两伊战争等重大战事，表现不俗。该车型生产持续到1990年，已经是包含30多种改型车辆的车族，总产量约8000多辆。
在国产坦克换装过程中，陆续撤装了一系列自行火炮，其中SU-100和ISU-122自行火炮编在旅大警备区的两个守备师属自行火炮团内；IS-2重型坦克编入坦克独立2团和坦克独立32团；ISU-152自行火炮编入坦克独立3团。1967年前后一些守备部队，特别是旅大警备区和内、外长山要塞区组建了守备师自行火炮团。
1962年10月，坦克1、2、3师开始按《坦克师编制表》进行整编，原摩托化步兵团改称机械化团、原摩托化炮兵团改称炮兵团。
曾经有为38军编制一个军属重型坦克团的考虑，不过到最后这一点未能实现，其原因可能是IS-2坦克老化和国产WZ-111重型坦克研制项目的失败所导致。
从1962年开始讨论将师属坦克上调集中的可能性。最初计划是将各师的坦克自行火炮团上调到军、军区级，编成一批军属坦克团和军区独立坦克团。然而从1967年开始，针对北方苏联的现实威胁和装甲兵应用思路的改变，提出将军委装甲兵独立坦克团和步兵师属坦克自行火炮团上调集中到军委/军区装甲兵，组建了一批新的预备坦克师。
在1967~1969年之间，将原来的师属坦克团上调，组建了隶属军区装甲兵的10个预备坦克师，详细情况是：
坦克4师：由16军32师坦克自行火炮237团(原属11军，1952年10月调归16军)、46师坦克自行火炮252团、47师坦克自行火炮253团（三个团都是第一批组建的师级坦克自行火炮团）以及外调而来的64军192师坦克自行火炮397团合编组成，后来分别改称为坦克13、14、15和16团，隶属。1980年4月至1982年12月，坦克4师换装国产59式坦克，换装下来的苏式T-34坦克移交吉林省军区独立师坦克团和守备4、8师坦克团。
坦克5师：由40军师属坦克自行火炮第323团、324团、325团和64军191师坦克自行火炮第396团组建，隶属，323、324、325团分别改称坦克17、18、19团，396团改番号为坦克独立3团，归坦克5师领导。1969年10月坦克独立3团划归。1970年1月，坦克乘员第2教导团调归坦克5师建制，改称坦克第20团。
坦克6师：由坦克独立第6团、63军187师坦克自行火炮392团、188师坦克自行火炮393团、66军196师坦克自行火炮401团等单位为基础组建，隶属，相应番号依次改称为坦克第21、22、23、24团。1980年3月，坦克第22团列装59式坦克。
坦克7师：由坦克独立2团、69军107师坦克自行火炮第312团、10军28师坦克自行火炮第233团、65军193师坦克自行火炮第398团组建，隶属，相应番号依次改称为坦克25、26、27、28团，执行每团3个坦克营9个连80辆苏制T-34坦克编制。1973年10月，坦克27团换装59式坦克80辆。
坦克8师：由26军76师坦克自行火炮第281团、11军33师坦克自行火炮第238团、67军200师坦克自行火炮第330团组建，隶属，相应番号依次改称为坦克29、30、31团。1975年2月，坦克8师接收59式坦克52辆，5月再次接收28辆；1984年11月至1986年4月，坦克29、30、31团各自接收79式坦克94辆，共接收282辆，成为我军唯一全师装备国产79式坦克的坦克师。
坦克9师：由11军31师坦克自行火炮第236团、12军34师坦克自行火炮第239团、60军179师坦克自行火炮第283团组建，隶属，相应番号依次改称为坦克33、34、35团。
坦克10师：由坦克独立4团(原67军202师坦克自行火炮202团，67年转隶，改番号为坦克独立4团)、27军79师坦克自行火炮284团、81师286团组建，隶属，相应番号依次改为坦克37、38、39团。坦克37、38团为水陆两栖坦克团，装备63式水陆两栖坦克，39团为轻型坦克团，装备62式轻型坦克。
坦克11师：由第1军1师坦克自行火炮206团、2师207团、第3军7师坦克自行火炮212团、15军45师坦克自行火炮45团组建，隶属武汉军区，相应番号依次改为坦克41、42、43、44团。1971年9~12月，42、43、44团换装59式坦克，每个团接收80辆。
坦克12师：以坦克独立12团，20军59师坦克自行火炮第264团(装甲兵学院教练团)、第2坦克学校教导团为基础组建，隶属，由陆军19军代管，相应番号依次改为坦克45、46、47团。1969年12月至次年2月，坦克12师开始接装国产坦克，使用59式坦克和62式坦克首次在戈壁沙漠地区进行战术技术性能测试；1970年2月至8月，全师配齐59式坦克240辆。
坦克13师：以福州军区坦克独立团(前身是坦克独立第5团)和独立坦克第2团(前身是20军58师坦克自行火炮263团)、第3团(前身是67军199师坦克自行火炮199团)为基础组建，隶属武汉军区，相应番号依次改为坦克第49、50、51团。
1967~1969年新组建的10个坦克师被称为“简编坦克师”，因为其编成比较“简化”，仅有3-4个团的坦克，另编有高炮、通信、修理、运输等4个直属营以及工化连、警侦连和教导队，没有摩托化步兵，也没有自行火炮(刚开始编有20辆SU-76自行火炮，但后来很快被撤编)，大部分团编配28辆苏式T-34坦克，后来陆续接收换装国产坦克。
与之相比，坦克1师、2师、3师的编制有所完善，补充了坦克自行火炮团，最先装备国产59式坦克。
坦克1师：增编24军坦克自行火炮第402团，隶属，国产59式坦克首批生产33辆，其中32辆由坦克1师接收并参加1959年10月的阅兵式(这批坦克后来转交装甲兵学校、坦克独立6团和190师教导营)。
坦克2师：调入68军203师坦克自行火炮第331团，调整后的序列为：坦克5团(原坦克3团)、坦克6团(原坦克4团)、坦克6团(原坦克自行火炮第331团)，隶属。1963年，坦克第3团接收了56辆59式坦克，为陆军首个装备59式坦克的部队。
坦克3师：增编39军116师坦克自行火炮321团、117师坦克自行火炮322团，隶属。1965年8月至11月，陆续换装国产59式坦克138辆（其中59式坦克牵引车10辆），分别装备坦克5、6团和师修理营，调出T34坦克96辆，分别移交陆军190师和坦克独立1团。
除了这些坦克师外，还组建、改编了隶属的19个独立坦克团，分布情况是：
大部分师属坦克团集中编为军区直属坦克师或独立坦克团，形成了以独立坦克部队为主的装甲部队新体制。
由于大部分师属坦克自行火炮团被上调组建成简编坦克师，各陆军师的师属坦克团撤编，只有2个机械化师和38摩托化军的3个师，加上189师、124师共7个师保留了师属坦克团。保留师属坦克团的陆军师有以下部队：
2个机械化师：24军70师（1966年转隶北京卫戍区，改番号为警卫3师）和64军190师。
5个陆军师：38军112师、113师、114师，65军189师(1966年转隶北京卫戍区，改番号为警卫4师)、42军124师。
1969年12月，随着全军番号调整，所有独立坦克团和坦克自行火炮团统一番号为坦克团。与此同时，全军陆军师、守备师、独立坦克团番号也做调整。队属炮兵、坦克部队取消数字番号。守备师和独立坦克团按照军区为单位重新拟定番号。
此时中型坦克团编制表调整为三三制，即一个营下辖3个坦克连。这使得中型坦克团编制达到80辆。然而当时没有一点一个坦克团能达到这一标准。实际能达到的状况，往往是3个2连制的坦克营（56辆），或者2个3连制坦克营（54）。与此同时，ISU-122、ISU-152、IS-2均面临退役。这一缺编数额只能用59式坦克的产量填补，当时59式坦克年产约400辆，可全军坦克装备缺口在2300辆以上。
到1969年为止，装甲兵共编13个坦克师，19个独立坦克团（含7个轻型坦克团和2个水陆坦克团，基本都在南方），7个步兵师属坦克团，绝大多数坦克团缺编。
1969年，重建陆军第19军，该军下辖陆军第55师、守备师、坦克第12师，这是坦克师第一次编入陆军军建制，不过这个坦克12师应被认为是预备坦克部队，自此以后长期归19军管辖，直到70年代中期第19军才调整到比较“正常”的编制（陆军第55、56、57师，独立坦克团、炮团、高炮团）。
经过1969年坦克部队整编，北方重型坦克师辖3个坦克团，一个机械化步兵团，编有1个坦克侦察连和27个坦克连。坦克侦察连编10辆62式轻型侦查坦克，3个坦克团编配270辆59式中型坦克。南方轻型坦克师由62式轻型坦克、63式水陆坦克和59式中型坦克混编，坦克数量比北方坦克师少。
到1969年为止，共编制隶属各大军区的13个坦克师，19个独立坦克团（含7个轻型坦克团和2个水陆坦克团，基本都在南方），7个步兵师属坦克团，绝大多数坦克团缺编。
1970年，坦克1、2、3师的高炮团被撤销。从此时起坦克师的师属防空火力仅编制一个高炮营。
1971~1972年，老牌坦克师的老牌坦克团（坦克1师1、2团，坦克2师5、6团，坦克3师9、10团）开始实现三三制，配齐到80辆59式坦克。然而当时没有一点一个坦克团能达到这一标准。实际能达到的状况，往往是3个2连制的坦克营（56辆），或者2个3连制坦克营（54）。与此同时，ISU-122、ISU-152、IS-2均面临退役。这一缺编数额只能用59式坦克的产量填补，当时59式坦克年产约400辆，可全军坦克装备缺口在2300辆以上。
1974年，基于在珍宝岛事件中缴获的苏制T-62坦克的新一代69式中型坦克定型投产。1976年第一批生产型69式坦克（配100毫米滑膛炮）在坦克2、3师部队中少量试装来测试，然而评价极差，遭到退回；后来又重装了一批69-1式坦克（配100毫米线师，评价仍然很差，又遭到退回。1982年，经研究认为，69式坦克此时已经落伍，应予以停产，等待“新坦克的研制”。此后69式坦克不再打国内的主意，安心出口，直到80年代中期进一步升级到69-3（正式型号79式），才又批量生产装备部队，主要装备坦克8师。
1967年，开始组建第一个摩托化军即陆军38军。为此，112师、113师、114师的坦克自行火炮团被改编为坦克团，师汽车连扩编，下属的3个步兵团改编为摩托化步兵团，组建了相应的团属汽车分队。1970~1971年间，开始组建第二个摩托化军即陆军27军。为将该军下属的79、80、81师改编为摩托化师，从预备坦克部队中抽调以下单位：
坦克1师3团（原197师坦克自行火炮402团）调出，改编为陆军第79师坦克团；坦克1师机械化团随即重组为坦克第3团；
坦克6师23团（原188师坦克自行火炮393团）调出，改编为陆军第81师坦克团。
70年代初期，陆军师的步兵团编有1个汽车班，有解放CA10卡车5辆，另有团司令部的2~3辆苏联嘎斯-69或北京JB-212吉普车。到70年代中期，各陆军师加强摩托化建设，师下属的各步兵团增编了汽车排，编有2个汽车班、1个驭手班、一个修理班。每个汽车班有5~7辆国产解放CA10卡车，驭手班有12匹左右军马、3架马车，摩托化机动能力有所加强。
1976年，装甲兵进行了一次1969年上调集中以来空前规模的调整，为27军和38军之外的全部北方陆军军和部分南方陆军军配属了队属坦克——陆军军直属坦克团。为此撤销了两个坦克师即坦克9师和13师，基本撤消了全部军区装甲兵独立坦克团，并把全部坦克师编制全调整为3个坦克团。这一年组建了的陆军军坦克团包括：
11军坦克团，原独立坦克第4团，1976年5月调昆明军区改称昆明军区独立坦克团，随即编入11军；
31军坦克团，原独立坦克2团，1975年调入福州军区，改称福州军区独立坦克团，1976年编入31军；
42军坦克团，原陆军第124师坦克团（69年前为坦克自行火炮329团）；
此外，后来又组建了29军坦克团（1978年）、14军坦克团（1982年）、50军坦克团（1983年）。
到1983年为止，存在的35个陆军军中，除27、38两个摩托化军之外，其他33个军全部编制了军属坦克团。
根据“北59南62”，以及用差坦克消耗敌人、用好坦克反击敌人两个原则，北方的军属坦克团一般编制T-34和59式中型坦克（多为T-34，因为59式要保障预备坦克部队即坦克师的使用），南方的军属坦克团一般编制62式轻型坦克。此外任旧存在个别军区独立坦克团，其中南方的一些是水陆坦克团。
坦克师坦克团的步兵连（最初是冲锋枪连，后来改自动枪连，1963年后统一为步兵连）改装为装甲步兵连，增编一个装甲运输车排，装备9辆63式装甲输送车。
总计80辆中型坦克，14辆装甲运输车。这一编制和坦克师坦克团、摩托化师坦克团相同。
预备坦克部队也在1976年进行了编制调整，11个坦克师分别按陆军甲、乙种坦克师编制表改编，共编4个甲种坦克师即坦克1、2、3、11师，7个乙种坦克师即坦克4、5、6、7、8、10、12师。此时甲乙种坦克师的区别主要在以下方面：
甲种坦克师编工兵营、侦察营（含一个轻型坦克侦察连），乙种坦克师编工兵连、侦察连（无坦克）；
所有此前无炮兵团的坦克师组建炮兵团，编制为2个122毫米榴弹炮营和1个130毫米火箭炮营。3个本已有炮兵团的坦克师将炮兵团3营（85加农炮营）改装为130毫米火箭炮营。炮兵连的编制都是6门（辆）每连，这和陆军师的状况不同（陆军师122毫米以上火炮当时还为4炮每连）。不过，这些火炮仍是牵引式火炮，尚未形成伴随坦克突击的火力支援能力。
意识到这样一些方面的不足，1976年起，装甲兵开始装备国产自研的自行火炮装备——70式122毫米自行榴弹炮和70式130毫米自行火箭炮。70式122毫米自行榴弹炮为无炮塔的敞开式结构，防护性差，而且火炮陈旧，底盘性能也不好，只装备了坦克1、3师的炮兵团。80年代在70式的基础上改进了底盘，研制成功70-1式122毫米自行榴弹炮，这才终于堪用。
70式130毫米自行火箭炮的列装要好一些，普遍装备了坦克师炮兵团，直到90年代后期甚至2003年以后才被122毫米自行火箭炮代替，不过在定编之后很长一段时间里，因为130毫米火箭炮数量不够，实际装备的是63式107毫米火箭炮，此现状在步兵师、军中也非常常见。
1979年1月，为陆军第4师组建坦克团，这是1976年后的第一个非摩托化师配属的坦克团，弥补了整个乌鲁木齐军区（1976年由新疆军区改称，当时是大军区）因没有陆军军而缺乏队属坦克部署的尴尬局面。不过乌鲁木齐军区的其他陆军师（第5、6、7、8、11师）在1985年前没有编制过坦克。
1979年2~3月，装甲兵参加了自组建以来的首次大规模作战：对越自卫反击战。由于战争发生在南方，所以没有动用坦克师，只投入了一批军直坦克团和军区独立坦克团，这包括：
东线中型坦克，未参与实际作战。此外，还抽调了坦克1师炮兵团130毫米自行火箭炮营到东线参战。
——击毁越军装甲车2辆（都是63式）；火炮108门（多数为无坐力炮）；车辆56辆；火箭发射器150具。
——战损/淤陷超过600辆次，其中全损44辆坦克装甲车，个别车辆被越军缴获。
——90%的战损和淤陷发生在作战第一阶段（东线主要是高平战役）的穿插行动中。
——此战中的步坦协同能力表现不佳，特别是和陆军第43军坦克团（欠3营）协同穿插高平的42军126师376团1营指战员用绳钩挂在坦克上随车机动，由于坦克纵队遭到越军伏击，随车搭载的步兵损失惨重。
——一些指挥员的能力和意志也表现不佳，如43军坦克团团长在指挥坦克被击中后丧失斗志，脱离指挥20小时，导致该团没有完成穿插任务。
——中越双方的唯一一次坦克战发生在3月初的谅山战役前期，发生在人民军第406铁甲兵团一部和陆军第55军坦克团2营（主要是6连）之间。上述装甲兵对越军坦克和装甲车的主要战绩均发生在这次战斗中。方面在这次交战中没有坦克毁伤。值得一提的是，62式轻型坦克的火力与T-34/85相同，防护还要更弱，然而在这次交战中反而占尽上风。
——59式坦克皮糙肉厚，评价不错；62式和63式坦克的表现都一般，特别是63式水陆坦克表现出防护极差，损失很大，独立坦克团的团长朱富均阵亡，成为战争中装甲兵损失的最高级别干部。各部的63式指挥装甲车因为多一条天线也多遭到越军集中打击，因此有几名师级干部负伤甚至阵亡（如陆军第126师的副政委林凤云，对越作战期间损失的两位最高级别的干部之一）。
