4-й механизированный корпус (командир — генерал-майор А. Власов) начал формироваться в июле 1940 года на территории Западной Украины. Управление корпуса и корпусные части формировались на базе управления и корпусных частей 49-го стрелкового корпуса. 3-й мотоциклетный полк — на базе 53-го и 146-го кавалерийских полков 16-й кавалерийской дивизии. В состав корпуса вошли 8-я и 32-я танковые и 81-я моторизованная дивизии.
8-я танковая дивизия была сформирована на базе 24-й легкотанковой бригады. Кроме того, на формирование танковых полков дивизии были обращены 51-й и 54-й танковые батальоны 10-й танковой бригады. Артполк и мотострелковый полк формировались из 220-го гаубичного артполка 7-й стрелковой дивизии и 608-го стрелкового полка 146-й стрелковой дивизии соответственно. В сентябре 1940 года 8-й гаубичный артиллерийский полк получил новую матчасть — 152-мм гаубицы обр. 1938 года, на замену тракторам ЧТЗ «Сталинец-65» прибыли СТЗ-5. Полк полностью перешел на мехтягу. 20 января 1941 года в полк поступили 122-мм гаубицы обр. 1910/30 гг.
Первоначально в состав корпуса входила 10-я танковая дивизия, но в феврале 1941 года она была передана в состав вновь формируемого 15-го мехкорпуса, а взамен ее во Львове началось формирование новой 32-й танковой дивизии (на базе 30-й легкотанковой бригады). 32-я танковая дивизия не успела получить к началу войны всю положенную ей артиллерию. Ее гаубичный полк имел только один артиллерийский дивизион 152-мм орудий. Но из-за нехватки артиллерийских тягачей даже такое количество гаубиц артполка перевозилось двумя рейсами. 32-й отдельный зенитно-артиллерийский дивизион имел три батареи, но лишь одна из них имела материальную часть в виде 4 орудий.
В состав корпуса была включена 81-я моторизованная дивизия, преобразованная в январе 1940 года из 81-й стрелковой Калужской дивизии. 11 июня 1940 года дивизия выступила из Львова в район Заблотова в составе 12-й армии, участвовала в присоединении Бессарабии и Буковины. В июле 1940 года 81-я моторизованная дивизия возвратилась во Львов и вошла в состав формирующегося 4-го механизированного корпуса.
Формированию корпуса, находившемуся на важнейшем операционном направлении, высшим командованием Красной Армии придавалось особое значение. Повышенное внимание придавалось как укомплектованию корпуса боевой техникой, в том числе новейших конструкций, так и боевой подготовке. Так, уже в августе 1940 года состоялось первое командно-штабное учение по вводу мехкорпуса в прорыв, под руководством командующего Киевским Особым военным округом генерала армии Г. Жукова. Отрабатывались вопросы взаимодействия 4-го механизированного корпуса с другими родами войск. По результатам учения были выявлены серьезные недостатки в управлении войсками. Тогда же, в августе 1940 года, было проведено и первое войсковое учение корпуса с привлечением авиации. Тема: «Ввод мехкорпуса в прорыв». Жуков и командир корпуса М. Потапов (А. Власов вступил в командование корпусом 17 января 1941 года) прорабатывали вопросы выбора места сосредоточения корпуса по тревоге, рубеж ввода соединения в прорыв и порядок выдвижения к рубежу войск. Было решено вводить корпус в прорыв в походных колоннах по двум параллельным маршрутам. Подобное учение проводилось впервые в Красной Армии, и его результатами организаторы остались довольны.