Первой боевой операцией Красной Армии, в которой участвовали танки Т-26, был советско-японский вооруженный конфликт у о.Хасан. В составе 2-й механизированной бригады, 32-го и 40-го отдельных танковых батальонов имелось 257 Т-26. К концу операции 85 из них были подбиты.

В боевых действиях у р.Халхин-Гол в 1939 году принимало участие небольшое количество огнеметных танков на базе Т-26.
Накануне второй мировой войны Т-26 главным образом состояли на вооружении отдельных легкотанковых бригад (256 — 267 танков в каждой) и отдельных танковых батальонов стрелковых дивизий (одна рота). В составе этих частей и подразделений они принимали участие в советско-финской войне и «освободительном походе» в Западную Украину и Западную Белоруссию.
На 1 января 1941 года танковые войска Красной Армии располагали 9665 танками Т-26 всех модификаций, включая специальные. Они составляли большинство боевых машин в механизированных корпусах приграничных военных округов. В Западном особом военном округе, например, на 22 июня 1941 года имелось 1136 танков Т-26 — 52% всех танков округа. В механизированных корпусах Юго-Западного фронта, сформированного после начала войны из войск Одесского и части войск Киевского Особого военных округов, имелось 1316 Т-26 — 35% танков фронта.
По своим боевым качествам танки Т-26 поздних выпусков были в состоянии противостоять большинству немецких танков (за исключением Pz.HI и Pz.IV), участвовавших в нападении на СССР. В ходе боевых действий первых месяцев Великой Оте¬чественной большинство Т-26 оказались потеряны, в основном от огня артиллерии и ударов авиации. Много машин вышло из строя по техническим причинам, вследствие износа материальной части. Оставшиеся принимали участие в боях с немецкими войсками вплоть до 1944 года (на Ленинградском фронте).
Последней боевой операцией с участием Т-26 стал разгром японской Квантунской армии в августе 1945 года.
В 30-е годы танки Т-26 поставлялись в Турцию (60 шт.), Испанию (около 300 шт.), Китай (82 шт.) и Афганистан. В период второй мировой войны значительное число трофейных Т-26 разных модификаций состояло на вооружении финской армии. Часть из них эксплуатировалась в финской армии до начала 50-х годов.
На базе Т-26 выпускалось большое количество боевых машин специального назначения: огнеметные танки ОТ-26, ОТ-130 и ОТ-133 (1336 шт.), мостоукладчики СТ-26 (65 шт.), теле¬механические танки ТТ-26 и ТУ-26 (55 шт.), самоходно-артил-лерийские установки, артиллерийские тягачи (183 шт.), бронетранспортеры и др.

СЕРИЙНЫЕ МОДИФИКАЦИИ:
Т-26 обр.1931 г.—первый серийный вариант, наиболее близкий английскому прототипу с размещением вооружения в двух башнях. Боевая масса 8 т. Габариты 4620x2440x2190 мм. Экипаж 3 человека.
Вооружение: два пулемета ДТ. С 1932 года в правой башне устанавливалась 37-мм пушка Гочкиса (боекомплект 113 выстрелов). Часть машин оснащалась радиостанцией 71-ТК-1 с рамочной антенной вокруг корпуса. Изготовлено 1626 единиц.
Т-26 обр. 1933 г. — однобашенный вариант. Установлена новая цилиндрическая башня с развитой нишей. Вооружение: 45-мм пушка 20К и пулемет ДТ. На части танков — радиостанция 71-ТК-1 с поручневой антенной вокруг башни. С 1935 года — корпус и башня сварные, с 1936 года — пулемет ДТ в нише башни, с 1937 года — на части машин зенитный пулемет ДТ и пушечный прожектор. Изготовлено 6065 единиц.
Т-26 обр. 1938 г. — новая башня конической формы. Незначительные изменения в деталях корпуса. Увеличен объем топливных баков. Вооружение осталось прежним. Пушки выпуска 1937 и 1938 года снабжены электрозатвором и телескопическим прицелом ТОП-1 (с 1938 года — ТОС), стабилизированным в вертикальной плоскости. Боевая масса 10,28 т. Габариты 4620x2440x2330 мм. Запас хода 225 км.
Т-26 обр.1939 г.— подбашенная коробка с наклонными бронелистами. На части машин изъят кормовой пулемет. Двигатель мощностью 97 л.с. С 1940 года —гомогенная броня подбашенной коробки толщиной 20 мм, унифицированный смотровой прибор, новый погон башни. На части машин установлены броневые экраны.
Танков с конической башней изготовлено 1975 единиц.