Первый общесоюзный закон «Об обязательной военной службе», принятый 18 сентября 1925 ЦИК и СНК СССР, закрепил мероприятия, проведённые в ходе военной реформы. Этим законом определялась организационная структура Вооруженных Сил, в которые входили Сухопутные войска (пехота, кавалерия, артиллерия, броневые силы, инженерные войска, войска связи), Воздушные и Морские силы, войска Объединённого государственного политического управления (ОГПУ) и конвойная стража СССР. Их численность в 1927 составляла 586 тыс. чел.

  В 30-е гг. на базе достигнутых успехов в строительстве социализма происходило дальнейшее совершенствование Вооруженных Сил; их территориально-кадровое устройство перестало удовлетворять потребности обороны государства. В 1935—38 был осуществлен переход от территориально-кадровой системы к единому кадровому устройству Вооруженных Сил. В 1937 в рядах армии и флота насчитывалось 1,5 млн. чел., в июне 1941 — около 5 млн. чел. 20 июня 1934 ЦИК СССР упразднил РВС СССР и переименовал Наркомат по военным и морским делам в Наркомат обороны СССР. В ноябре 1934 был создан Военный совет Наркомата обороны, в 1937 военные советы в округах, в 1935 Штаб РККА преобразован в Генеральный штаб. В 1937 создан общесоюзный Наркомат  Военно-Морского Флота; Политуправление Красной Армии переименовано в Главное управление политической пропаганды, а политические управления округов и политические отделы соединений — в управления и отделы политического пропаганды. 10 мая 1937 постановлением ЦИК и СНК СССР был введён институт военных комиссаров, ответственных вместе с командирами за политико-моральное состояние войск, оперативную и мобилизационную готовность, состояние оружия и военной техники; в 1938 учреждены главные военные советы Красной; Армии и ВМФ.

  1 сентября 1939 был принят закон «О всеобщей воинской обязанности», отменивший существовавшие до этого ограничения в призыве в армию и во флот для некоторых категорий населения и провозгласивший воинскую службу почётной обязанностью всех граждан СССР, независимо от их классовой принадлежности.

  Улучшился социальный состав армии: от 40 до 50% солдат и младших командиров являлись представителями рабочего класса. В 1939 насчитывалось 14 военных академий, 63 военных училища Сухопутных войск и 14 ВМФ, 32 лётные и лётно-технические школы. 22 сентября 1935 были введены персональные воинские звания (см. Звания воинские), а 7 мая 1940 — генеральские и адмиральские звания. По технической оснащённости Вооруженных Силы за годы довоенных пятилеток (1929—40) поднялись на уровень армий передовых капиталистических государств. В Сухопутных войсках в 1939 по сравнению с 1930 количество артиллерии увеличилось; в 7, в том числе противотанковой и танковой — в 70 раз. Количество танков с 1934 по 1939 выросло в 2,5 раза. Наряду с количественным ростом оружия и боевой техники улучшилось их качество. Заметный шаг был сделан в увеличении скорострельности стрелкового оружия. Возрастала механизация и моторизация всех родов войск. Войска ПВО, инженерные, связи, химической защиты вооружались новыми техническими средствами. На основе успехов самолёто- и моторостроения получили дальнейшее развитие ВВС. В 1939 по сравнению с 1930 общее количество самолётов увеличилось в 6,5 раза. В ВМФ развернулось строительство надводных кораблей различных классов, подводных лодок, торпедных катеров, а также самолётов морской авиации. По сравнению с 1939 объём военной продукции в 1940 возрос более чем на ¹/₃. Усилиями коллективов конструкторских бюро А. И. Микояна, М. И. Гуревича, А. С. Яковлева, С. А. Лавочкина, С. В. Ильюшина, В. М. Петлякова и др. и работников авиационной промышленности были созданы различные типы самолётов-истребителей: Як-1, МиГ-З, ЛаГГ-З, пикирующий бомбардировщик Пе-2, штурмовик Ил-2. Конструкторские коллективы Ж. Я. Котина, М. И. Кошкина, А. А. Морозова, И. А. Кучеренко поставили на серийное производство лучшие в мире тяжёлые и средние танки КВ-1 и Т-34. Конструкторские бюро В. Г. Грабина, И. И. Иванова, Ф. И. Петрова и др. создали новые оригинальные типы артиллерийских орудий и миномётов, многие из которых поступили на массовое серийное производство. С мая 1940 до начала Великой Отечественной войны 1941—45 орудийный парк возрос более чем в 1,2 раза. Конструкторы Ю. А. Победоносцев, И. И. Гвай, В. А. Артемьев, Ф. И. Пойда и др. создали реактивное оружие для залповой стрельбы по площадям. Большая группа конструкторов и учёных — А. Н. Крылов, П. Н. Папкович, В. Л. Поздюнин, В. И. Костенко, А. Н. Маслов, Б. М. Малинин, В. Ф. Попов и др., разработала несколько новых образцов боевых кораблей, которые были поставлены на серийное производство. Больших успехов достигли в 1940—41 заводы по производству стрелкового оружия, боеприпасов, горюче-смазочных материалов и др.

  Возросшая техническая оснащённость позволила в канун войны существенно улучшить организационную структуру войск. В стрелковые дивизии были включены танки, мощная дивизионная артиллерия, противотанковая и зенитная артиллерия, что значительно повысило их огневую мощь. Дальнейшее развитие получила организация артиллерии резерва Главного командования (РГК). Вместо отдельных танковых и броневых бригад, которые с 1939 являлись основными соединениями бронетанковых войск, началось формирование более крупных соединений — танковых и механизированных дивизий. В воздушно-десантных войсках стали формировать воздушно-десантные корпуса, а в ВВС — переходить с 1940 на дивизионную организацию. В ВМФ были организованы соединения и объединения, предназначавшиеся для совместных действий с сухопутными войсками и для проведения самостоятельных операций.

  Дальнейшее развитие получили военная стратегия, оперативное искусство и тактика. В середине 30-х гг. разрабатывается теория глубокого боя и глубокой операции, отражавшая качественные изменения в техническом оснащении войск, — принципиально новая теория ведения операций массовыми высокоподвижными, хорошо технически оснащенными армиями. Теоретические положения проверялись на манёврах и учениях, а также в ходе боевых действий Красной Армии в районе озера Хасан, р. Халхин-Гол, в советско-финляндской войне 1939—40. Заново разрабатывались многие уставы и наставления. В 1940 в войска поступили Боевой устав пехоты (ч. 1), проекты Полевого устава и Боевого устава пехоты (ч. 2), Боевой устав танковых войск, Строевой устав, Устав караульной службы и др. 7 мая 1940 наркомом обороны был назначен С. К. Тимошенко.

  Несмотря на принимавшиеся меры, подготовка Вооруженных Сил к отражению готовящейся германским фашизмом агрессии не была завершена. Реорганизация Вооруженных Сил на новой технической основе к началу войны не была закончена. Большинство соединений, переведённых на новые штаты, были не полностью укомплектованы оружием и боевой техникой, а также транспортными средствами. Многим командирам среднего и старшего звеньев не хватало опыта ведения современных военных действий.

  Великая Отечеств. война 1941—45 явилась самым тяжёлым испытанием для советского народа и Вооруженных Сил СССР. Немецко-фашистские войска, вследствие внезапности нападения, длительной подготовки к войне, 2-летнего опыта военных действий в Европе, превосходства в количестве вооружения, численности войск и других временных преимуществ, сумели в первые месяцы войны, не считаясь с потерями, продвинуться на сотни километров в глубь советской территории. КПСС и Советское правительство сделали всё необходимое для ликвидации смертельной угрозы, нависшей над страной. С начала войны организованно и в короткие сроки проводилось развёртывание Вооруженных Сил. К 1 июля 1941 из запаса было призвано 5,3 млн. чел. Вся жизнь страны перестраивалась на военный лад. Основные отрасли экономики перешли на производство военной продукции. В июле — ноябре 1941 из прифронтовых районов было эвакуировано 1360 крупных предприятий, главным образом оборонного значения. 30 июня 1941 был образован чрезвычайный орган — Государственный комитет обороны (ГКО) под председательством И. В. Сталина. 19 июля 1941 народным комиссаром обороны был назначен И. В. Сталин, который 8 августа стал также Верховным главнокомандующим Вооруженными Силами. ГКО руководил всей жизнью страны, объединив усилия тыла и фронта, деятельность всех государственных органов, партийных и общественных организаций для полного разгрома врага. Принципиальные вопросы руководства государством, ведения войны решались ЦК партии — Политбюро, Оргбюро и Секретариатом. Принятые решения проводились в жизнь через Президиум Верховного Совета СССР, СНК СССР, ГКО и Ставку Верховного Главнокомандования, созданную 8 августа 1941. Стратегическое руководство Вооруженными Силами Ставка осуществляла с помощью своего рабочего органа — Генштаба. Наиболее важные вопросы ведения войны обсуждались на совместных заседаниях Политбюро ЦК, ГКО и Ставки.