第一次世界大戰期間，坦克首次走上了戰爭舞臺。1916年9月15日英國首先將其生產的I型坦克投入索姆河戰鬥。該坦克總質量約28噸，發動機功率77千瓦，時速為6千米，2門口徑為57毫米的火炮安裝在車體兩側的炮架上，兩條履帶從車頂繞過車體，外廓呈菱形，剛性懸掛，車後伸出一對轉向輪。這就是世界上第一批用於實戰的坦克。第一次世界大戰期間，英、法、德共生產了近萬輛坦克，主要有英國的IV、法國的雷諾FT—17、德國的A7V等坦克。其中，法國的雷諾FT—17坦克生產數量達3187輛，是世界上第一種有旋轉炮塔的坦克，具有現代坦克的雛形。FT—17的戰鬥總質量約7噸，乘員2人，發動機功率26千瓦，裝有1門口徑37毫米的火炮，車體和炮塔均為鋼板鉚接而成，採用了彈性懸掛。1918年開始在法軍服役，後被20多個國家購置，並為其他國家的坦克設計所效仿。
第二次世界大戰期間，交戰雙方生產了約30萬輛各種坦克和自行火炮。大戰初期，法西斯德國使用大量坦克，實施閃電戰；大戰中後期，在蘇德戰場上曾多次發生有數千輛坦克參加的大會戰；在北非戰場、諾曼底戰役及遠東戰役中也使用了大量坦克。與坦克作戰已成為坦克的首要任務。坦克與坦克、坦克與反坦克武器的對抗，促進了中、重型坦克的發展。這一時期的坦克主要有前蘇聯的T—34中型坦克、HC—2重型坦克，德國的T—V「豹」式中型坦克、T—VI「虎」式重型坦克，美國的M4中型坦克，英國的「丘吉爾」步兵坦克、「克倫威爾」巡洋坦克，日本的97式中型坦克等。這些坦克普遍採用安裝1門大口徑火炮的單個旋轉炮塔，發動機多為大功率的汽油機。前蘇聯坦克採用了高速柴油機；出現了雙流傳動裝置及扭桿式獨立懸掛裝置；為提高車體和炮塔的抗彈能力，又改進了外形，增大了裝甲傾角。車體和炮塔分別採用裝甲鋼板焊接和整體鑄造。第二次世界大戰中的坦克，已形成現代坦克的基本結構形式，成為地面作戰的主要突擊兵器。
第二次世界大戰結束以來，坦克的發展大體經歷了三個階段：20世紀40年代末至50年代，蘇、美、英、法等國借鑑了大戰的使用經驗，設計製造了戰後第一代坦克；60年代，出現了戰後第二代坦克；70年代中期以來研製了第三代坦克。隨著高新技術的飛速發展，坦克的科技水準及性能指標得到大幅度的提高。20世紀90年代，出現了一批有別於傳統意義上的新型主戰坦克，如法國的「勒克萊爾」、俄羅斯的T—80、T—90、日本的90式等主戰坦克。同時，對現役的三代坦克繼續進行改進，出現了如美國的M1A2、英國的「挑戰者」2、德國的「豹」2A5、以色列的「梅卡瓦」3等主戰坦克。這批主戰坦克在技術性能上有了新的提高。其突出的技術特點主要有：一是提出了主動防護要求並開始應用在主戰坦克上。俄羅斯稱為「窗簾」I和「競技場」的對抗系統，對來襲的彈丸進行探測，並在極短的時間內做出反應，予以干擾和破壞，達到自身防護的目的。二是提高了火控系統的性能，熱像儀的廣泛應用，使坦克裝甲車輛在夜間的觀察及瞄準距離大大提高。在日本和以色列的坦克上，首次安裝了目標自動跟蹤系統，縮短了火控系統反應時間。電子系統的應用，使主戰坦克在戰場上的態勢感知、車際資訊傳輸、指揮控制能力得到空前提高。
坦克是地面作戰的重要突擊兵器，裝甲兵是地面作戰的主要突擊力量。在進攻作戰中，坦克可以充分利用地面和空中各種火力對敵方實施大縱深壓制摧毁的效果，實施迅猛的突擊，廣泛運用包圍、迂迴等作戰樣式，割裂、合圍敵軍集團，在行進間予以殲滅，或在縱深內對退卻的敵人實施追擊，不僅有傳統的對敵人防禦陣地的正面突破，而且可在突破的同時或突破之前，靈活機動地攻擊敵方側翼和後方，也可利用敵之間隙或突破口，插入敵軍縱深，攻擊各種防禦工事和重要目標，並在敵軍全縱深實施機動。在防禦作戰中，裝甲部隊的主戰坦克，在各兵種的支援配合下，實施強有力的反衝擊和反突擊，或對付敵人的空降兵，封閉突破口等多種機動作戰任務。現代防禦多採取支撐點式的防禦，利用坦克的交叉火力防止各地段和支撐點之間形成較大的間隙。來自地面和空中的各種反坦克武器對坦克構成了嚴重威脅，但坦克本身是最好的反坦克武器，利用坦克炮和飛彈，可對付4000米內的裝甲目標、反坦克武器和各種野戰工事。
主戰坦克武器系統是由構成坦克火力的武器及火控系統組成。其功能是迅速、準確地發現和瞄準目標，摧毁敵人的坦克及其他裝甲目標，消滅敵人的有生力量，摧毁敵方工事或建築物等。這是坦克「矛」的功能。坦克武器一般包括1門大威力的坦克炮、數挺機槍及彈藥。坦克炮安裝在可360°旋轉的炮塔內，是坦克的主要武器。主戰坦克火炮口徑一般為105～125毫米，身管長度為口徑的50倍左右，屬加農炮。目前，俄、美、德、法、日各國主戰坦克採用的是120毫米滑膛炮，英國採用120毫米線膛炮。坦克炮配用的彈種有動能穿甲彈、破甲彈、殺傷爆破彈及碎甲彈等。機槍是坦克的輔助武器，通常有7.62毫米口徑的並列機槍和12.7毫米口徑的高射機槍，用以殲滅近距離的敵步兵和對付低空目標。
坦克火控系統的功能是：快速搜索、發現和瞄準目標；迅速採集目標、氣候等影響射擊精度的數據，解算出火炮射擊諸元並控制火炮達到正確的位置（方向、高低）；然後在炮長的干預和監控下實施射擊。具有上述功能的自動化或半自動化裝置就是坦克火控系統，通常由觀察瞄準儀器、火控計算機、測距儀、火炮穩定器、各種傳感器以及車長和炮長操縱機構等部件組成。其一般工作過程是：車長或炮長通過觀察瞄準儀器，搜索、發現、瞄準並跟蹤目標；測距儀測出坦克與目標之間的距離；各種傳感器測出火炮耳軸傾斜、橫風、身管磨損、環境溫度、發射藥溫度等彈道修正參數輸入計算機；計算機解算出火炮設計諸元（火炮的高低、方向、射角），並通過穩定器或炮控機構驅動火炮，使火炮軸線到達解算出的高低和方向位置，然後由炮長射擊。
坦克的推進系統由動力裝置、傳動裝置、操縱裝置和行動裝置等四部分組成。其功用是將燃料燃燒產生的熱能轉變為機械能作為輸出的動力，經傳動裝置的傳輸及控制，變為坦克的驅動力，用以保證坦克獲得高的行駛速度、靈活性和通行能力。動力裝置是坦克的動力源，有「坦克心臟」之稱，由發動機及輔助系統組成。第二次世界大戰後研製的坦克，絕大多數安裝的是以柴油為燃料的活塞式內燃機和燃氣輪機。個別的如M1和T—80主戰坦克採用燃氣輪機作為動力。
主戰坦克的防護系統由車體和炮塔的裝甲防護、三防裝置及其他防護器材組成。其功用是保護坦克及其內部成員、彈藥和各種設備機件，降低各種反坦克武器擊毁坦克的概率，減小命中彈丸的殺傷破壞作用，發揮坦克「盾」的功能。
主戰坦克的電子資訊系統是以電子技術和資訊技術為基礎，充分發揮數字化通信快速、準確、容量大的特點，對裝甲車輛武器平台上的聲、光、電、機、磁等信號或語言、文字、圖像等資訊進行採集，並將其轉化為數字信號進行傳輸和處理，把裝甲兵部隊各級指揮控制系統、武器系統、探測系統、保障系統以及戰斗車輛有機聯繫起來，組成戰場資訊網路，實現單車到各級指揮員之間、本級與上級之間、友鄰之間的資訊共享，提高戰場態勢感知能力及指揮效能。這是裝甲機械化向資訊化邁進的重要步驟。主戰坦克電子資訊系統包括：車輛綜合電子系統、指揮控制系統、車際資訊系統、定位導航系統、數字式火控系統、威脅探測報警及防護系統、車輛動力傳動電控系統、車內電源分配及管理系統、故障監測診斷系統等。在美國的M1A2、法國的「勒克萊爾」、英國的「挑戰者」2等主戰坦克上，電子資訊系統已得到了應用。