根據中央軍委的決定，我裝甲兵部隊將分批赴朝參戰。從1951年3月10日至1953年7月27日，我坦克1師、3師和2師大部，坦克獨立1團、2 團、3團、6團以及步兵32師、33師、46師、47師的師屬坦克自行火炮團，分3批輪流赴朝，並相繼參加了1951年夏秋季的防禦作戰、1953年春季的反登陸作戰準備和夏季的反擊戰役。
在朝鮮戰場上，敵我雙方坦克數量之比為10∶1，驕橫的美軍坦克兵並沒把我軍坦克放在眼裡，他們有時竟無視我軍坦克的存在，將坦克開到我軍前沿陣地實施射擊。然而，就是這樣一支並沒有被對手放在眼裡的部隊，卻讓美軍一次次吃盡了苦頭。
1953年7月6日，我215號坦克勇敢地乘著暗夜駛到美軍發射陣地附近，一舉擊毀擊傷了敵人5輛坦克。霎時間，報複的炮彈發瘋般地傾瀉而來，而我 215號坦克卻因故障不能行動。關鍵時刻，我機智的坦克手以由大到小的馬達聲迷惑對方，坦克原地未動，而敵人的排炮卻延伸射擊“護送”了好幾公里……
就這樣，我人民裝甲兵在入朝參戰的兩年零四個月中，共參加大小戰鬥246次，出動坦克998輛次，毀傷敵人坦克74輛，摧毀敵人火炮20餘門、地堡 864個，擊落、擊傷敵機569架（其中，擊落109架），湧現出5556個立功受獎個人和197個立功受獎集體，以實際行動有力支援了步兵作戰，大量消滅了敵人有生力量，為抗美援朝的最後勝利做出了應有貢獻。
抗美援朝勝利後，人民裝甲兵進入到和平建設的新時期。與此同時，我軍主戰坦克工業也從修理、仿制，發展到自行設計製造的新階段，並取得了可喜成就。
1954年4月，遵照中央軍委和毛澤東的命令，我裝甲兵部隊編組為坦克師、機械化師、獨立坦克團和步兵師屬坦克自行火炮團，形成了直屬統帥部和軍區建制的“獨立坦克部隊”和軍以下部隊建制的“隊屬坦克部隊”並存的體制。與此同時，在1953年至1958年間，我國新建的坦克製造廠和發動機廠也迅速建成並投入生產。1958年12月，我國便自行試制成功了第一輛59式中型坦克，並於次年“十年大慶”的閱兵中首次亮相。進入60年代後，我國又自行研製投產了輕型坦克、水陸坦克和裝甲輸送車，並相繼裝備部隊。這說明，人民裝甲兵已從依靠繳獲敵人坦克，發展到自行研製坦克的新階段。
在這種情況下，從1962年開始，中央軍委開始對人民裝甲兵的編制體制再次進行調整，並將原來的獨立坦克部隊按裝備性質整編為“中型坦克團”、“重型坦克團”、“輕型坦克團”、“重型自行火炮團”和“水路坦克團”。1967年至1969年，又將大部分師屬坦克團集中編為坦克師或獨立坦克團，形成了以獨立坦克部隊為主的新體制。至此，經充實裝備後的坦克師所擁有的坦克數量，業已達到發達國家軍隊中等規模的師、團水平。
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