29 февраля 1936 года танк под индексом Т-38 приняли на вооружение Красной Армии взамен Т-37А, серийное производство началось в марте 1937-го. Машина стоила значительно дороже, чем Т-37А, и, как показал опыт эксплуатации, тонула охотнее и чаще. Уже осенью 1937 года танк Т-38, ввиду множества выявленных в процессе эксплуатации дефектов, был объявлен небоеспособным и его приёмка была ограничена.
Всего за шесть лет в войска поступило около 4000 плавающих машин.
Танки Т-37А и Т-38 состояли на вооружении до начала войны с Германией и использовались в качестве разведывательных. В частности, в 1937 году в штат механизированного корпуса входило 67 танков Т-37. Имелись они и в штате танковых батальонов стрелковых дивизий и в разведротах отдельных танковых бригад (штат танковой роты – 22 машины). Один из двух эскадронов механизированного полка кавалерийской дивизии был укомплектован 30 плавающими танками. Накануне войны танковый полк из 50 единиц Т-38 входил в штат воздушно-десантных корпусов.
Советские танки-амфибии участвовали в боевых действиях в районе реки Халхин-Гол (из имевшихся в наличии 22 единиц были потеряны 17), во время Освободительных походов в Западную Белоруссию и Западную Украину (когда выяснилось, что при движении вне дорог «плавунцы» отстают от «пешего пехотинца» и теряют гусеницы), в период войны с Финляндией. Они не оправдали себя ввиду недостаточной проходимости, манёвренности, малого запаса плавучести, слабой бронезащиты и вооружения. Уже в Финской кампании Т-37 и Т-38 использовались главным образом для охраны штабов, подвоза боеприпасов, эвакуации раненых, в качестве тягачей и для связи.
В работе остальных КБ до 1937 года генеральной линией также оставался перевод существующих боевых машин на двойной движитель.
Проблемой «приспособления» танка Т-26 к передвижению на колёсах ещё с 1932 года занимался коллектив самородка Дыренкова, однако его проект признали сложным и неграмотным.
В академии моторизации и механизации под руководством М. Данченко в 1933 году разработали проект КТ-26 с пятискоростной коробкой передач и ходовой частью с тремя парами опорных катков вместо четырёх, сочетавшей колёсный и гусеничный ход. Проект был отвергнут даже без изготовления опытного образца.
Конструкторское бюро завода имени Ворошилова вело проектные работы над машиной Т-26А, получившей индекс Т-46. Проект выполнялся под руководством С. А. Гинзбурга, ведущим конструктором был В. Симский. Конструкция танка предполагала установку либо дизель-мотора ДТ-4, либо одинакового с ним по габаритам бензинового двигателя МТ-4 мощностью 200 Л. С. Оба мотора проектировались на том же заводе. По компоновке Т-46 мало чем отличался от «двадцать шестого». Он был крупнее по размерам, нёс более просторную башню, в которую в перспективе можно было установить 76-мм пушку ПС-3 . Опытный образец был простроен в 1935 году и превосходил исходный вариант по весу в полтора раза. В результате коробка передач и бортовые редукторы не справлялись с возросшими нагрузками. Работы над Т-46 продолжила конструкторская группа завода имени Кирова под руководством О. И. Иванова.