杜聿明放弃了25师副师长的位子，跑到新成立的装甲兵团当团长，他可不是一时冲动或者利令智昏，杜聿明在长城抗战中指挥过25师的战斗行动，他有着对日作战的实际经验，对日军炮空坦步合成作战的威力和方式有直观的了解，而当时他的上司被称为中国“装甲兵之父”的徐庭瑶，率部参加长城抗战时，目睹中国士兵奋不顾身，依旧被日军的先进装备打得大败。因此，徐庭瑶从从欧洲考察归来，撰写一书，指出“今后战术，唯有建设战车部队始足以应国防之需要”。
而国际上，1932年，英国出版了划时代的军事理论著作《装甲战》，作者富勒(jfcfuller)系英国军事理论家、军事史学家、装甲战理论的创始人之一.第一次世界大战期间，他随远征军赴法参战，任坦克军参谋长.战后曾任英国坎伯利参谋学院主任教官、英帝国总参谋长军事助理和从事历史研究。
在欧洲的另一端，苏军从1931年秋季起就开始研究大纵深战役理论。30年代后半期大纵深战斗和大纵深战役新样式继续得到完善和发展。而装甲作战是大纵深理论的基础：b．k．特里安达菲洛夫[译者注：b．k．特里安达菲洛夫的生平见本书《现代集团军战役的特点》译者按。]写出了关于在进攻战斗中使用坦克的报告。该报告把这些坦克按行动距离编成二个成纵深梯次配置的坦克群，即直接支援步兵坦克群、远距离支援步兵坦克群和远战坦克群[作者注：起初特里安达菲洛夫把后两个坦克群分别称为消灭机枪的坦克和消灭炮兵的坦克。]，它们向不同的纵深突进，直抵敌人各炮兵阵地和司令部，从而与远战炮兵和航空兵协同，压制敌配置全战术纵深。这种使用坦克的方法，实际上已是图哈切夫斯基以下思想的具体化：新的现代兵器——坦克、远战炮兵、航空兵和空降兵，使军队有可能摈弃一部分一部分地逐次消灭敌人的陈旧而拖拉的方法，转而采取同时大纵深杀伤敌人的样式。于是，特里安达菲洛夫也通过自己的报告提出了新战斗样式的具体原则，并且展示了组织和实施战斗的基本方案。
与理论的突破同时进行的有德国国防军对装甲战模式和编制的实践尝试，就在徐庭瑶筹办中国最早的战车学校的1935年，希特勒亲自出席了在德国北部明斯特附近举行的大规模实战演习。新式装甲编队的成立正好迎合了希特勒的政治利益。可笑的是，那些之前反对军队机械化的将军们此时才意识到这点。而德国装甲兵的先驱者们从那时开始着手于组建一支高效的部队，增强德国的自卫能力，虽然只有稀少的有效资源，但这意义重大。当帝国元首希特勒对机动部队编队表现出强烈的兴趣后，来自多方面的反对和阻碍终于被克服。他本人受过阵地战的创伤，所以他敏锐地意识到，装甲部队有潜力成为一个强有力的攻击工具。于是，他开始打造一个有特色的装甲编队。相对于其他国家的装甲营，新装甲营（panzerabteilungen）被视为能够进行独立的作战任务，而不是仅仅作为步兵的支援。后来在二战中主宰地面的装甲战正在逐步成形。
1936年一月起，杜聿明以少将之身份，跑到交辎学校当学员队长，他倒不是哗众取宠，他可是从实战中感受了装甲战威力后真心要学习机械化作战的，具有天生战将敏感的他，越学越觉得这是陆军的未来，自然更加起劲儿，1936-37年大部分时间里，在南京郊外，他曾经整天亲自驾驶坦克或者装甲车跑了一圈又一圈，体验各种地形下装甲车辆的驾驶特性，维修也是他要学习的技能，车子趴窝了，他就下车检修，要做好一个装甲兵将军，先做好一个装甲兵，这是他的信条。
徐庭瑶、杜聿明及中国陆军装甲兵的开拓者们的努力得到了常凯申的支持，1937年5月16日装甲兵团成立了，杜聿明成为第一任团长。天从人愿，1937年7月7日，全面抗战的枪声在卢沟桥打响。陆军装甲兵团战车营、战防炮教导队第3营与众多中央军一样，星夜增援北上。最初集中目标为石家庄。8月4日，蒋介石给何应钦的条谕（后世称为总裁手谕吧）称，“战车营即动员速向石家庄附近击中，化学兵与卜福斯炮两团均向石家庄输送。”8月6日，蒋介石致电时在保定协助指挥的作战部副部长林蔚：“战车营可立开保定归第二师师长指挥，不必在安阳下车。”
杜聿明满腔豪情，带领战车营主力从南京中华门车站装车，经过下关轮渡北上时，江面布满了日本军舰，杜聿明命令各战车将*装上膛，瞄准江面敌舰，随时准备战斗，他自己则坐在车窗边，远眺滚滚长江，真正体会到了祖逖中流击楫而誓曰:‘祖逖不能清中原而复济者,有如大江。’”那种慷慨吞胡羯的感觉。日本海军貌似也被中国坦克兵的威武镇住了，没有造次。战车营平安到达了保定附近的韩蒋庄，在那里秣马厉兵，准备与华北日军决战。随着战事变化，为牵制、分散日军兵力，引起国际干涉，国军准备主动出击上海。八一三事变后，战车营主力接到命令又立即南下折回南京。而战防炮教导队第3营则在营长郭定远带领下赶赴山西战场，晋绥军虽拥有炮兵10个团，但并无战防炮。在忻口战役中，该营主要配属卫立煌第14集团军作战，黄埔军校第六期毕业的郭定远营长曾亲自指挥火炮，击毁日军战车两辆。
还在战车营主力奉召南下之前，由于淞沪战云密布，常凯申认为战车是攻坚利器，在他直接命令下，部分还在南京作维修保养的战车就到了上海。八一三事变后次日，即14日，战车营第一连少校连长郭恒健（福州人，黄埔六期交通科毕业）率第一排5辆维克斯mk.e坦克，从南京方山驻地铁路运输至真茹车站，当天向第87师师长王敬久报到。张治中关于当时情况的相应回忆是对得上的——仅有几辆破坦克参战，原先在修理厂中修理，临时拉出派到上海，好的坦克早已调往北方。国民党官方战史记录为杜聿明率战车营到南翔向第9集团军报到，同日奉命调驻闸北一带参战，不够确切。
15日蒋介石电令，“石家庄徐主任（即徐永昌）、林旅长（即林蔚）：开到顺德一带战车连，即刻星夜调回上海。”18日蒋介石又电令，“钱主任（即钱大钧）电转钱局长：彭子言战车营列车，应立即折回南京，现已过河或到达目的地者，亦令运回京中待命。”当天，战车营第二连第一、二排10辆坦克接到命令由团长杜聿明、少校连长郑绍炎（杭州人，当时才新婚两个月，军校七期骑兵科，交通兵第二团汽车训练班技术班第一期毕业）率领，从南京向上海增援。
19日，蒋介石又电令，“钱主任：彭子言战车营到京时即开苏州，沿公路驶至南翔，归张司令文白（即张治中）指挥。”注意在18、19日这两份电令中，蒋介石说错了战车营长姓名，当时是胡献群，其前任彭子言已调任交辎学校练习队队长。虽然装甲兵团、战车营、战车营第一、二连的番号都在淞沪抗战记录中出现，但实际仅为战车营第一、二连的部分人员车辆。实际情况是杜聿明率领增援的战车部队在8月19日拂晓从南京中华门装车，经京沪铁路运输后，于当晚六时许到上海南翔站卸车，杜聿明不顾劳累，随即带队到江湾叶家花园第九集团军司令部报到，在这里，他见到了老上级张治中中将和他的参谋们，杜聿明失望地发现，第九集团军正在计划一次总攻，但是他们不准备把战车团作为一个整体投入战斗，而是以三辆坦克为单位，分别配属给各团。这从根本上违反了集中使用坦克的原则，把坦克变成了步兵的从属，对于一年多以来刻苦学习机械化战术的杜聿明而言，简直就是离经叛道，暴殄天物，但是，他的反对，却被集团军司令部无视了，杜聿明没有再重复，因为他知道说了也是白说，懂得机械化战术的中国军官，在这个时候恐怕比大熊猫还少。两眼通红，头发乱蓬蓬的张治中看出了杜聿明的满腹牢骚，他先发制人地说：“光亭啊，你们战车营一连长郭恒健刚才已经发过牢骚了，他是中央陆校六期交通科的学生，我命令他冲杨树浦。他说：“车子太坏，而敌人的火力过猛，我步兵又很难跟上。”我说：“那不行，你的坦克不攻入，休来见我！”你猜他怎么说？”杜聿明眨了眨眼，摇了摇头。张治中气鼓鼓地说：“他居然说：‘教育长下命令，我学生自然服从，我不怕死，不过，可惜中国不缺烈士，中国缺的是装甲兵’。敬个礼他就走了，你们装甲兵团的求战意志有问题啊。”杜聿明悲伤地说：“郭连长是个勇敢的人，司令员请放心，他会坚决执行命令的。”杜聿明心里说：“这种违反装甲作战原则的命令，是让他去白白送死。”集团军作战科的史说也是中央军校六期的，他和两位连长郭恒健还有郑绍炎（七期步兵科）都是同学，十九日夜间就是他把分散配属各团的命令交给了两位连长，从此后，再也没见到他们，后来很多年，史说才明白，当时的这种命令真是两位同学的催命符。而张治中也对此事后来耿耿于怀，在回忆录里承认了自己的战术错误：
19日，我军又开始攻击。到下午5时，接到第八十七师王师长电话，说他的左翼最前线部队已经突入杨树浦租界至岳州路附近。我决心即刻扩张战果，突入贯穿杨树浦租界至汇山码头，截断敌左右翼的联络，向东西压迫，一举而歼灭之。当即我率同重要幕僚，进驻江湾叶家花园第八十七师司令部，部署一切。
1．令第三十六师即夜加入沙泾港至保定路间的正面，向汇山码头江边突破攻击。
2．在日俱乐部正面的独立二十旅，受第三十六师指挥。
3．令上海保安总团、新到的教导总队一部归第八十七师指挥，加入该师左翼，向沪江大学、公大纱厂攻击。
20日拂晓前，我军突破西进展至欧嘉路，东至大连湾路，南至昆明路、唐山路。敌从昆明路方面向我多次反攻，都被我击退。
在这一天的战斗中，有一件事，使我到今天想起来还觉得难过：就是突破杨树浦租界时，我们只凭几辆破坦克（是在厂内修理的，临时拉出，好的坦克早调北方去了）冲击。带领坦克车的连长，也是军校的学生。我命令他冲杨树浦。他说：“车子太坏，而敌人的火力过猛，我步兵又很难跟上。”我说：“那不行，你的坦克不攻入，休来见我！”结果他冲到汇山码头，连人和车子一起牺牲了！我军虽一度冲到汇山码头，但未能确实占领，因敌人利用钢骨水泥的楼房作据点，放射密集小炮弹，火力异常猛烈，我们的步兵虽极勇猛地跟上，但挡不住黄浦江面敌舰炽烈的炮火，也不容易冲破敌方在街市上的坚固据点。所以这天虽一度攻入汇山码头，仍是站不住脚。20日晚上，我乘月夜亲赴江湾前线督战，指挥各部队继续猛攻。第三十六师、第八十七师的第一线部队推进到百老汇路、唐山路、华德路之线。21日，各部队继续攻击。
第三十六师最前线部队，在新调来的战车掩护下，又攻抵汇山码头，到拂晓后，因受敌海军炮火的猛烈攻击，迫不得已，才返回百老汇路北侧。我战车第一、二两连全被击毁。第八十七、八十八、九十八各师攻击，也都没有多大进展。
然而这些都是马后炮了，当时战车营各连只能领受命令，立刻投入20日凌晨开始的总攻，杜聿明则无事可做了，他的部队被切成了许多小块，各自配属给了对战车一窍不通的步兵指挥官们，白白糟蹋掉了，他也成了光杆团长，没啥好指挥的。杜聿明不愿意去无能为力地旁观自己辛苦编组训练的部队被日本人一口口吃掉，他干脆在集团军司令部做个观战的算了。也许是嫌他游手好闲的碍眼，张治中给了他一个好差事：去淞沪前指作联络官。杜聿明很高兴地领下了这个差事，他可是半个西北野战军的元老人物呢，这次来上海作战的西野第300机步旅旅长杜聿鑫还是他的堂哥呢。