5-я танковая армия (командующий генерал А.И. Лизюков) была сформирована 5 июня 1942 года в составе Брянского фронта, и в летних боях также понесла такие большие потери, что была расформирована. Вторично она была сформирована в начале сентября 1942 года и 22 сентября включена в состав Юго-Западного фронта. Участвовала в обороне Сталинграда. В ноябре командование армией принял генерал П.Л. Романенко.
Кроме того, летом и осенью 1942 года продолжалось формирование новых отдельных танковых и механизированных корпусов с одновременным сокращением кавалерийских соединений. Увеличивалось количество танков в танковых бригадах, начали развертываться первые самоходные артиллерийские полки.
Существенные изменения произошли в оснащении танковых войск новыми образцами военной техники. Со второй половины 1942 года на фронты во все возрастающем количестве стали поступать усовершенствованные танки Т-34 и KB-1с. С октября началось производство самоходных артиллерийских установок СУ-76 и СУ-12. В частности, на Т-34 стали устанавливать 76,2-мм пушку Ф-34 (образца 1941 года) с длиной ствола 41,5 калибра и начальной скоростью бронебойного снаряда 662 метров в секунду, который пробивал 60-мм броню с дистанции 1000 метров.
Быстро развивалась артиллерия. Ставка ВГК приступила к формированию артиллерийских бригад, затем артиллерийских дивизий и зенитных артиллерийских дивизий резерва Верховного главнокомандования. Несколько позднее было принято решение о создании артиллерийских дивизий тяжелой реактивной артиллерии резерва ВГК. Тем самым обеспечивалась возможность гибкого маневрирования крупными артиллерийскими силами и образования мощных артиллерийских группировок на важнейших направлениях. Одновременно усиливалась войсковая и армейская артиллерия. В штаты армий вводились истребительно-противотанковые артиллерийские бригады, армейские тяжелые пушечные, истребительно-противотанковые и минометные полки.
Новый курс был взят и в развитии инженерных войск. Появились инженерно-саперные и инженерно-минные бригады резерва ВГК, предназначенные для решения задач как в оборонительных, так и в наступательных операциях. Ранее сформированные саперные армии расформировывались. Началось создание специализированных понтонно-мостовых полков и бригад с тяжелыми мостовыми парками, армейских минно-саперных и понтонно-мостовых батальонов. В составе химических войск продолжали создаваться отдельные огнеметные бригады и батальоны.
Особое внимание уделялось развитию военно-воздушных сил. Опыт боевых действий 1941— начала 1942 года показал, что передача каждой армии одной-двух авиационных дивизий приводит к распылению усилий ВВС, исключает централизованное управление и массированное применение авиации во фронтовых операциях. Поэтому в мае 1942 года в организационную структуру Фронтовой авиации были внесены изменения: все авиационные части и соединения, действовавшие в составе армий и фронтов, были сведены в одно оперативное объединение – воздушную армию. В мае – ноябре 1942 года на базе ВВС фронтов и армий было создано 17 воздушных армий. В состав каждой воздушной армии входили истребительные, штурмовые, бомбардировочные, смешанные авиационные дивизии и отдельные авиационные полки, а также части и подразделения боевого, тылового, технического и других видов обеспечения. В зависимости от важности выполняемых задач воздушная армия могла насчитывать в своем составе от 200 до 1000 самолетов.
Обновлялся и парк боевых машин военно-воздушных сил. На их оснащение начали поступать истребители Ла-5, Як-76, Як-9, бомбардировщики Пе-2, Ту-2, Ил-4 с улучшенными боевыми и летными характеристиками. Был налажен выпуск двухместных штурмовиков Ил-2 с мощным вооружением и усиленной броневой защитой.
В целях повышения боевых возможностей войск противовоздушной обороны создавались армии, корпусные и дивизионные районы ПВО. Система противовоздушной обороны приобретала большую стройность.
Проводились в то время мероприятия по усовершенствованию руководства тылом, изменению порядка подвоза материально-технических средств, установлению новой системы перевозок «от себя». Ответственность за доставку материальных средств с армейских складов в дивизии возлагалась на начальников тыла армий, а от дивизионных обменных пунктов в полки – на начальников тыла дивизий.