Производство ПТРД началось на заводе им. Киркижа, позже подключились «Ижмаш» и эвакуированная в Саратов часть производства ТОЗ.

Первое боевое применение ПТРД получили под Москвой в 16-й армии Рокоссовского. Самым известным тогда стал бой группы истребителей танков из 1075-го полка 316-й стрелковой дивизии Панфилова у разъезда Дубосеково 16 ноября 1941 года. Из 30 атаковавших танков было подбито 18, но и потери были велики: в живых осталась четвертая часть всей роты. Этот бой показал не только эффективность ПТР, но и необходимость прикрытия их позиций стрелками, поддержки хотя бы легкой артиллерией. Комплексное применение противотанковых средств с использованием противотанковой артиллерии, бронебойщиков (так назвали расчеты ПТР), истребителей танков с гранатами и бутылками, пулеметчиков, стрелков, по возможности и саперов, в противотанковых опорных пунктах не только усиливало ПТО, но и снижало потери. Уже к 30 декабря 1941 года выпустили 17 688 ПТРД, а в течение следующего года – 184 800. Самозарядное ПТРС, созданное на основе опытной самозарядной винтовки Симонова с газовым двигателем автоматики, получило постоянный магазин пачечного заряжания (среди создателей ПТРС, кроме самого Симонова, упоминают также Василия Вольхина). Несмотря на новизну, ПТРС на испытаниях показало меньше задержек, чем ПТР Рукавишникова, при тех же баллистике, массе и емкости магазина. Для удобства транспортировки ружье разбиралось на две части. ПТРС в 1,5-2 раза превосходило ПТРД по боевой скорострельности, что намного повышало вероятность поражения танка. По сложности производства оно находилось между ПТРД и ПТР Рукавишникова: в 1941 году выпустили всего 77 ПТРС, а год спустя уже 63 308 (производство поставили в Саратове и Ижевске). По сочетанию боевых и эксплуатационных качеств ПТРС можно считать лучшим ПТР Второй мировой войны.

На позиции расчет ПТР, состоящий из наводчика и его помощника, кроме ружья готовил к бою гранаты и зажигательные бутылки. ПТРД и ПТРС, способные бороться со средними танками противника на дальности до 300 м, сыграли важную роль в системе ПТО в 1941—1942 годах. Германские танкисты вспоминали советские ПТР как «достойное уважения» оружие, отдавая должное и их расчетам. А генерал Фридрих Вильгельм фон Меллентин писал: «Казалось, что каждый пехотинец имеет противотанковое ружье или противотанковую пушку. Русские очень умело располагают эти средства, и, кажется, нет такого места, где бы их не было».

При всей технологичности развертывание массового производства ПТР в условиях военного времени требовало определенного срока. А недостатки спешно созданных систем – тугая экстракция гильзы у ПТРД, сдвоенные выстрелы у ПТРС – приходилось исправлять в ходе производства. Потребности войск стали удовлетворяться в достаточной степени только с ноября 1942 года. Но уже в начале следующего года эффективность ПТР снизилась благодаря наращиванию брони германских танков и штурмовых орудий свыше 40 мм. Новые же «пантеры» и «тигры» оказались «бронебойкам» просто не по зубам.

О напряженности использования ПТР в РККА свидетельствуют следующие цифры: в оборонительной операции под Курском Центральный фронт израсходовал 387 000 патронов к ПТРД и ПТРС (или 48 370 на день боя), Воронежский – 754 000 (68 250 на день), а за всю Курскую битву израсходовано 3,6 млн. таких патронов.

И все же ПТРД и ПТРС не сошли со сцены. Но теперь их целями стали легкие бронемашины, легкобронированные САУ, огневые точки – особенно в городских боях, амбразуры ДОТ и ДЗОТ на дальностях до 800 м, а также самолеты на дальностях до 500 м.

В войсках для ПТР даже изготавливали кустарные зенитные установки, созданную в Коврове зенитную треногу для ПТР в серию не пустили. ПТР нередко использовали снайперы для поражения удаленных целей или стрелков за бронещитами – через сорок лет этот опыт возродится в виде крупнокалиберных снайперских винтовок. Производство 14,5-мм ПТР продолжалось до января 1945 года, всего за время войны их выпустили около 471 500 штук.

А вот век службы 14,5-мм патрона оказался куда дольше.

Распространение легких бронемашин и повышение защищенности авиации, действующей на малых высотах, требовали пулемета с возможностью поражения легкобронированных целей на дальностях до 1 000 м, скопления живой силы и техники, огневых точек до 1 500 м, а также борьбы с воздушными целями. Такой пулемет был разработан в Коврове группой конструкторов во главе с Семеном Владимировым. В основу конструкции была взята 20-мм авиационная пушка В-20. Уже в 1944 году «крупнокалиберный пулемет Владимирова обр.1944 г.» (КПВ-44) попал в малосерийное производство, а после войны породил семейство пехотных, танковых и зенитных 14,5-мм пулеметов.

Конечно, пытались создать и более мощные ПТР. Например, 14,5-мм ПТР Михаила Блюма под усиленный патрон (на основе гильзы 23-мм патрона) и с начальной скоростью пули 1 500 м/с, 20-мм ПТР «РЕС» Рашкова, Ермолаева, Слухоцкого, другие разработки. Но в 1945 году Анатолий Благонравов констатировал: «В существующем виде это оружие (ПТР) исчерпало свои возможности».

Новый этап противотанкового оружия был связан с комбинацией реактивного или безоткатного принципа метания снаряда с кумулятивной боевой частью. Реактивное оружие известно почти столько же лет, сколько огнестрельное: пороховые петарды и ракеты появились в Китае и Индии между X и XIII веками. Очередное возрождение интереса к боевым ракетам произошло в конце Первой мировой войны. Тогда же начались работы над безоткатными, или «динамо-реактивными», как тогда их называли, орудиями (хотя их схемы предлагались еще в 1860-е годы). Наибольшее внимание в артиллерии привлекали пороховые ракеты и динамо-реактивные системы с гашением энергии отдачи реактивной силой части пороховых газов метательного заряда, отводимой через казенный срез. Работы велись в ряде стран и наиболее интенсивно – в СССР, Германии и США. Среди прочих направлений были и легкие противотанковые средства. В СССР, скажем, в 1931 году испытали 65-мм «реактивное ружье» Петропавловского. А спустя два года приняли на вооружение 37-мм «динамо-реактивные противотанковые ружья» Леонида Курчевского. Правда, через два года от них отказались из-за неудовлетворительной бронепробиваемости и плохой маневренности. Безоткатными системами занимались также Кондаков, Рашков, Трофимов, Беркалов. Но фактический провал наиболее шумно преподносившихся работ Курчевского подорвал доверие к этой теме. К тому же бронебойное действие снарядов основывалось на кинетической энергии и при невысоких скоростях, даваемых безоткатными и реактивными системами, было недостаточным.

Кумулятивный эффект «полых зарядов» тоже известен давно – его исследования еще в 1865 году начал в России Михаил Боресков. За рубежом этот эффект больше известен как «эффект Манро». Исследование практического применения кумулятивных зарядов в строительном деле в СССР провел в 1920-е годы М.Я. Сухаревский. К началу войны в СССР и Германии имелись образцы инженерных кумулятивных зарядов для поражения бетонных и броневых колпаков. Вкратце принцип действия кумулятивного заряда выглядит так. В передней полой части заряда выполнена воронка с тонкой металлической облицовкой. При детонации взрывчатки ударные волны как бы фокусируются и из наружных слоев облицовки формируется «пест», а из внутренних выдавливается «игла» в виде узкого потока газов и расплавленного металла с высокой температурой и скоростью движения до 10 000 – 15 000 м/с. Под действием такой струи при давлении более 100 000 кг/см2 броня, как жидкость, «расползается» в стороны и вслед за «иглой» в пробоину врывается «пест». Бронебойное («бронепрожигающее», как не совсем верно оно именовалось тогда) действие кумулятивного заряда не зависит от скорости снаряда, а значит, от дальности стрельбы и начальной скорости. Высокая температура и давление газов дают сильное «заброневое» разрушающее действие. Практическая реализация эффекта требует не только точности исполнения боевой части, но и специальных взрывателей – именно их отработка задержала создание артиллерийских и реактивных кумулятивных снарядов. Подрыв таких зарядов рассчитывался так, чтобы кумулятивная струя успела сформироваться до того, как боевая часть коснется брони.