Одним из неприятных сюрпризов 1941 года стало применение немцами кумулятивных боеприпасов. На подбитых танках обнаруживались пробоины с оплавленными краями, поэтому снаряды получили название "бронепрожигающих". Теоретически такого эффекта можно было достичь высокотемпературными термитными смесями. Они на тот момент уже применялись, например, для сварки рельсов в полевых условиях. Но попытка летом 1941 года воспроизвести "бронепрожигающий" снаряд по описанию его действия провалилась. Прожигание брони термитными шлаками проходило слишком медленно и не достигало нужного эффекта.
Ситуация изменилась, когда были захвачены немецкие кумулятивные боеприпасы. Сам по себе кумулятивный эффект был известен давно. Отмечалось, что выемка в заряде взрывчатого вещества, обращенная к преграде, облегчает пробивание этой преграды. Однако практическое применение этого эффекта для пробивания брони поначалу столкнулось с рядом непреодолимых препятствий. Изюминка была в облицовке выемки и взрывателе мгновенного действия. 23 мая 1942 года на Софринском полигоне были проведены испытания кумулятивного снаряда к 76-мм полковой пушке, разработанного на основе трофейного немецкого снаряда. По результатам испытаний 27 мая 1942 года новый снаряд был принят на вооружение. В 1942 году также был создан 122-мм кумулятивный снаряд, принятый на вооружение 15 мая 1943 года. Кумулятивные боеприпасы были средством повышения возможностей артиллерии, изначально не предназначенной для борьбы с танками. Вследствие короткого ствола 76-мм полковой пушки разогнать в нем бронебойный снаряд до высокой скорости было затруднительно. Спасением в этом случае был не зависящий от начальной скорости снаряда кумулятивный эффект. 122-мм кумулятивные снаряды были средством самообороны дивизионных гаубиц. Кумулятивный снаряд к 76-мм полковому орудию имел более широкое применение. Особенно эффективными были полковушки в городском бою. Кумулятивные боеприпасы делали их тактическим аналогом послевоенных станковых гранатометов.
Звездным часом истребительно-противотанковой артиллерии стало сражение на Курской дуге летом 1943 года. На тот момент 76-мм "ратш-бумы" были основным орудием истребительно-противотанковых частей и соединений. "Сорокапятки" составляли около трети общего числа противотанковых орудий на Курской дуге. Длительная пауза в боевых действиях на фронте позволила улучшить состояние частей и соединений за счет поступления техники от промышленности и доукомплектования противотанковых полков личным составом. Истребительно-противотанковые полки были укомплектованы материальной частью и личным составом почти полностью (по материальной части - 93%, по личному составу - до 92%). Недостаточно было средств тяги (по количеству моторов на орудие вместо штатных 3,5 показатель колебался от 1,5 до 2,9), причем главным образом эти средства были представлены грузовыми автомобилями грузоподъемностью от 1,5 до 5 тонн, а тягачей и автомобилей повышенной проходимости типа "Виллис", "Додж" и ГАЗ-64 не хватало. Маршал артиллерии Н. Н. Воронов в своем докладе по итогам Курской битвы даже утверждал, что от 30 до 40% истребительно-противотанковых полков и бригад имели лишь конную тягу.
Расчет 76-миллиметрового орудия ЗИС-3 в бою.
На советскую противотанковую оборону под Курском обрушились массированные удары танков, артиллерии и авиации противника. За счет оголения остальных участков фронта немцы собрали на северном и южном фасах Курского выступа крупные силы авиации. Одним из важнейших средств борьбы, с помощью которого немцы стремились добиться успеха, стало массированное применение танков новых типов. На южном фасе дуги действовали 200 "Пантер", около 100 "Тигров", на северном - 90 "Фердинандов" и 40 "Тигров". Позиции советской противотанковой артиллерии на Центральном фронте подвергались даже атакам радиоуправляемых танкеток "Боргвард".
Маршал Воронов писал:
"В ходе боев немецкие танковые части применили в ряде случаев новую тактику... Их танки поддержки пехоты, пользуясь большой дальностью прямого выстрела, часто действовали как самоходная артиллерия, обстреливая с места с расстояния 500-600 м обнаружившие себя позиции наших огневых точек, оставаясь за пределами дальности поражения нашей ПТА. Практически все новые немецкие танки не пробиваются в лоб существующей батальонной, полковой, дивизионной противотанковой артиллерией калибра 45-мм и 76-мм на дистанции действительного огня. Тяжелые танки "Тигр" оказались неуязвимы для орудий указанных типов. Имеющиеся подкалиберные 76-мм и 45-мм снаряды могут быть эффективны только против бортовой брони танка "Тигр" и лобовой брони новых немецких средних танков Т-3 и Т-4 лишь с малых дистанций (не свыше 200 м)". [Макаров М. Пронин А. Противотанковая артиллерия Красной армии. 1941-1945 гг., М.: Стратегия КМ, 2003. С. 67].
Следует сказать, что Н.Н. Воронов в своем докладе несколько сгустил краски. Командующий артиллерией 1-й танковой армии И. Ф. Фролов по итогам сражения на Курской дуге писал:
"45-мм орудия в борьбе с танками противника являются достаточно эффективным средством - благодаря большой скорострельности, маневренности и наличию подкалиберных снарядов. Имеется целый ряд фактов, когда эти системы успешно вели борьбу и уничтожали танки Т-6 [т.е. Pz.Kpfw.VI "Тигр" - А.И.] (35 и 538 ИПТАП-ы)" [ЦАМО РФ, Ф. 1 ТА, оп. 3070, д. 164, л. 22].
Новая матчасть к сражению на Курской дуге, можно сказать, не успела. Производство 57-мм противотанковых пушек ЗИС-2, выпускавшихся с мая 1941 года, было свернуто в ноябре 1941 года в связи с ее дороговизной и избыточной бронепробиваемостью для условий начального периода войны. Появление у немцев тяжелых танков заставило восстановить производство ЗИС-2. Орудие было вновь принято на вооружение постановлением Государственного Комитета Обороны от 15 июня 1943 г. под наименованием "57-мм противотанковая пушка образца 1943 года ЗИС-2". К началу сражения на Воронежском фронте не было ни одной части с ЗИС-2, а на Центральном фронте было всего четыре истребительно-противотанковых полка, вооруженных новой материальной частью. Считалось, что немцы нанесут главный удар на северном фасе Курского выступа, и поэтому именно Центральный фронт под командованием К. К. Рокоссовского получил полки с новыми орудиями. При недостатке новых орудий задача борьбы с танками противника ложилась на новые самоходки. Так, СУ-152, разработанная как средство поддержки пехоты, стала "зверобоем" и применялась против новых немецких танков.
Последним этапом эволюции противотанковой артиллерии Красной армии стало укрупнение ее частей и появление в составе противотанковой артиллерии самоходных орудий. К началу 1944 года в истребительно-противотанковые бригады были переформированы все истребительные дивизии и отдельные истребительные бригады общевойскового типа. На 1 января 1944 года в истребительно-противотанковой артиллерии числились 50 истребительно-противотанковых бригад и 141 истребительно-противотанковый полк. Приказом НКО № 0032 от 2 августа 1944 года в состав пятнадцати истребительно-противотанковых бригад вводилось по одному полку СУ-85 (21 САУ). Реально самоходные орудия получили только восемь бригад. В начале 1944 года также был утвержден штат отдельного самоходно-артиллерийского дивизиона стрелковой дивизии в составе трех батарей по четыре СУ-76 в каждой. В качестве штабной машины в дивизионах часто использовались танки Т-70. Дивизионы самоходок были включены в состав нескольких десятков стрелковых и воздушно-десантных дивизий вместо отдельных истребительно-противотанковых дивизионов с буксируемыми пушками. Дивизионы САУ даже получали по наследству номер истребительно-противотанкового дивизиона соединения, в которое они включались.
На 1 января 1945 года в составе истребительно-противотанковой артиллерии числилось 56 истребительно-противотанковых бригад и 97 истребительно-противотанковых полков.
Один из последних докладов немецких танковых частей, отчет I батальона 24-го танкового полка, датированный январем 1945 года, гласит:
