В 1938 году на Т-26 вместо цилиндрической установили башню конической формы с 45-мм пушкой обр. 1934 года. В пушках выпуска 1937-го и 1938 годов появился электрический затвор, обеспечивавший производство выстрела ударным способом и с помощью электротока. Пушки с электрозатвором оснащались телескопическим прицелом ТОП-1 (с 1938 года – ТОС), стабилизированным в вертикальной плоскости. В отличие от танков прежних выпусков, имевших один 182-литровый топливный бак, на машине поставили два таких бака емкостью 110 и 180 л, что позволило увеличить запас хода. Боевая масса составила 10,28 т.
Танки Т-26 с конической башней и прямой подбашенной коробкой различались наличием или отсутствием радиостанции 71-ТК-3 с поручневой антенной, кормового башенного пулемета Д Т, зенитной пулеметной установки и прожекторов «боевого света». Кроме того, существовало два типа конических башен – со сварным и штампованным лобовыми щитами. На части танков, главным образом с радиостанциями, устанавливалась командирская панорама ПТК.
В 1939 году прошла очередная модерзация танка, в ходе которой ввели подбашенную коробку с наклонными бронелистами, на части машин изъяли кормовой пулемет, а вместо него смонтировали дополнительную боеукладку на 32 снаряда. В результате боекомплект на танках без радиостанции возрос до 205 выстрелов и 3654 (58 дисков) патронов. На танках с рацией он составлял 165 выстрелов и 3213 патронов. Переговорное устройство ТПУ-3 было заменено на ТПУ-2. Некоторым изменениям подвергся двигатель (поднята степень сжатия), после чего его мощность достигла 97 л.с. Подверглась изменениям и ходовая часть, главным образом в сторону усиления подвески. От танков Т-26 предыдущей модификации машины с наклонной подбашенной коробкой отличались и наружной укладкой ЗИПа.
В 1940 году был проведен последний цикл изменений конструкции танка Т-26. На часть машин во время войны с Финляндией установили экраны. Цементированную броню подбашенной коробки толщиной 15 мм заменили на гомогенную толщиной 20 мм. Кроме того, ввели унифицированный смотровой прибор, новый погон башни и бакелитирование топливных баков. Масса Т-26 с экранами превысила 12 т.
На базе Т-26 выпускалось большое количество боевых машин специального назначения: огнеметные танки ХТ-26, ХТ-130 и ХТ-133, мостоукладчики СТ-26, телемеханические танки ТТ-26 и ТУ-26, самоходно-артиллерийские установки СУ-5-2, артиллерийские тягачи, бронетранспортеры и др.
Первым танковым соединением, получившим Т-26, была 1-я механизированная бригада имени К.Б.Калиновского (МВО). Машины, поступившие в войска до конца 1931 года, не имели вооружения и предназначались в основном для обучения. Более или менее нормальная их эксплуатация началась только в 1932 году. Тогда же был утвержден новый штат мехбригады, по которому в ее составе должно было быть 178 танков Т-26. По этому штату началось формирование и других механизированных бригад.
Изучение и обобщение опыта учений, проведенных в 1931 – 1932 годах, выявили необходимость создания еще более крупных соединений. После предварительной проработки этого вопроса Штаб РККА (так в те годы именовался Генеральный штаб) разработал организационно-штатную структуру механизированного корпуса. Их формирование началось с осени 1932 года в Московском, Украинском и Ленинградском военных округах. В корпус входили две мехбригады, одна из которых имела на вооружении танки Т-26, а другая – Б Т. С 1935 года мехкорпуса стали вооружаться только танками Б Т.
С момента поступления в войска Т-26 обр. 1933 года типовым в мехбригадах на какое-то время стал смешанный взвод, состоявший из одного однобашенного и двух двухбашенных танков. Однако по мере насыщения войск однобашенными танками двухбашенные машины в основном передали в учебно-боевые парки, а также в танкетные и танковые батальоны стрелковых дивизий. К началу 1935 года танковый батальон стрелковой дивизии состоял из трех танковых рот по 15 Т-26 в каждой.
Легкий танк Т-26 обр.1938 г. с конической башней и наклонной броней подбашенной коробки
В августе 1938 года механизированные корпуса, бригады и полки были преобразованы в танковые. К концу 1938 года в Красной Армии имелось 17 легкотанковых бригад по 267 танков Т-26 в каждой и три химические танковые бригады, также укомплектованные химическими танками на базе Т-26.
Боевое крещение Т-26 получили в Испании. 18 июля 1936 года в этой стране начался мятеж против правительства республики, возглавленный генералом Франсиско Франко. Мятеж поддержала большая часть армии гражданской гвардии и полиции. Высадив Африканскую армию в континентальной Испании, в течение нескольких недель Франко захватил половину территории страны. Но в крупных промышленных центрах севера – Мадриде, Барселоне, Валенсии, Бильбао и других – мятеж не удался. В Испании началась гражданская война.
Уступая просьбе республиканского правительства, правительство СССР приняло решение продать испанцам военную технику и направить в Испанию военных советников, в том числе и танкистов.
26 сентября 1936 года в порт Картахена прибыла первая партия из 15 танков Т-26, которые предполагалось использовать для обучения испанских танкистов. Но обстановка осложнилась, и эти танки пошли на формирование танковой роты, командование над которой принял капитан РККА П.Арман. Уже 29 октября рота вступила в бой.
1 ноября нанесла удар по франкистам танковая группа полковника С.Кривошеина, в состав которой входили 23 Т-26 и девять бронеавтомобилей. При этом на части машин были испанские экипажи.
С начала декабря 1936 года в Испанию в массовом порядке начали прибывать танки Т-26 и другая военная техника, а также личный состав во главе с комбригом Д.Павловым. Командиры и механики-водители были кадровыми военными, направленными из лучших частей и соединений Красной Армии: механизированной бригады имени Володарского (г. Петергоф), 4-й механизированной бригады (г.Бобруйск), 1-го механизированного корпуса имени К.Б.Калиновского (г.Наро-Фоминск). На основе почти 100 единиц прибывшей техники и личного состава началось формирование 1-й Республиканской танковой бригады. Главным образом за счет советской помощи к лету 1938 года армия республиканцев располагала уже двумя бронетанковыми дивизиями.
Всего же до конца гражданской войны Советский Союз поставил республиканской Испании 297 танков Т-26 (поставлялись только однобашенные машины образца 1933 года). Эти машины принимали участие практически во всех боевых операциях, проводившихся армией республиканцев, и показали себя с хорошей стороны. Немецкие Pz.I и итальянские танкетки CV3/33, имевшие только пулеметное вооружение, были бессильны против Т-26. Последнее обстоятельство можно проиллюстрировать на следующем примере.
Во время боя у селения Эскивиас танк Т-26 Семена Осадчего таранил итальянскую танкетку CV3 и сбросил ее в ущелье. Вторая танкетка также была уничтожена, а две другие повреждены. Соотношение потерь иногда было еще большим. Так, в период сражения под Гвадалахарой за один день 10 марта взвод из двух Т-26 под командованием испанца Э.Феррера подбил 25 итальянских танкеток!
Следует, однако, подчеркнуть, что советским танкистам противостоял достойный противник. Пехота мятежников, особенно марокканская, неся большие потери от действий танков, не покидала окопов и не отходила. Марокканцы забрасывали боевые машины гранатами и бутылками с бензином, а когда их не было, солдаты противника с винтовками наперевес бросались прямо под танки, били прикладами по броне, хватались за гусеницы.
Боевые действия в Испании, продемонстрировавшие, с одной стороны, превосходство советских танков над немецкими и итальянскими в вооружении, с другой стороны, выявили и их основной недостаток – слабость бронирования. Даже лобовая броня Т-26 легко пробивалась немецкими и итальянскими противотанковыми пушками.