Боевые действия танковых войск в районе озера Хасан и на реке Халхин-Гол послужили важным толчком для совершенствования боевой техники, организационной структуры и способов боевого применения советских танковых войск. На основе опыта боев на Халхин-Голе было рекомендовано увеличить толщину брони танков, особенно башен и бортов в районе топливных баков, а также сделать запасной выход из танка в днище боевого отделения. Эти рекомендации учитывались при разработке среднего танка Т-34 и легкого танка Т-50, принятого на вооружение перед Великой Отечественной войной.
Халхингольские события показали высокую боевую эффективность огнеметных танков ОТ-26 и Т-130 для выжигания противника из траншей и огневых точек, однако эти танки обладали недостаточной дальностью огнеметания (45–50 м). Работы по созданию огнеметных танков с большей дальностью огнеметания завершить до начала Великой Отечественной войны не удалось. Только в 1942 г. был принят на вооружение автоматический танковый огнемет АТО-42, выбрасывающий под давлением пороховых газов огнесмесь на дальность до 120 м. На танке Т-34 (ОТ-34) такой огнемет имел 200-литровый запас огнесмеси, что позволяло произвести 20 выстрелов. На танке KB запас огнесмеси достигал 570 л (57 выстрелов).
Во время боев в мае 1939 г. было установлено, что броня малых плавающих танков Т-37А толщиной 9 мм пробивается бронебойными пулями японских винтовок и крупнокалиберных пулеметов. Выяснилась также низкая проходимость Т-37А на песчаных грунтах. В связи с этим в дальнейших боевых действиях на реке Халхин-Гол эти малые плавающие танки не участвовали и использовались только для связи.
В постановлении Комитета обороны от 19 декабря 1939 г., где речь шла о среднем танке Т-34, ставился вопрос о замене малого плавающего танка Т-37А и аналогичного по броневой защите, вооружению, экипажу, скоростным данным танка Т-38 плавающим танком Т-40, разработанным коллективом конструкторов под руководством Н. А. Астрова. Новый плавающий танк имел броню толщиной 13 мм, защищающую от огня крупнокалиберных пулеметов. Было усилено и вооружение, оно состояло из 12,7- и 7,62-миллиметровых пулеметов (у Т-37А и Т-38 был только один 7,62-миллиметровый пулемет). Плавающий танк Т-40 выпускался лишь в 1940–1941 гг. В дальнейшем вооружение и броневая защита этого танка оказались недостаточными, и его производство было прекращено.
Опыт боевых действий показал практическую невозможность использования тяжелых пушечных бронеавтомобилей БА-6 и БА-10 на переднем крае и в глубине обороны противника ввиду их низкой проходимости. После событий на Халхин-Голе производство пушечных бронеавтомобилей было резко сокращено, а весной 1941 г. их выпуск прекратился совсем.