В дни Великой Отечественной войны для закрепления боевого успеха, вызванного внезапным появлением бронепоезда, наносящего кинжальный огонь по противнику, использовались также десантные роты. Большое мужество в боях проявили десантники особого бронепоезда № 2 «За Родину!» и бойцы десантно-минометной роты 31-го отдельного Горьковско-Варшавского дивизиона бронепоездов.
В первые месяцы Великой Отечественной войны каждый из бронепоездов в организационном отношении действовал самостоятельно. Но уже к октябрю 1941 года началось массовое объединение бронепоездов в отдельные дивизионы (ОДБП). В ноябре 1941 года по указанию Государственного Комитета Обороны (ГКО) было создано 40 новых дивизионов бронепоездов. Их материальная часть строилась в тыловых депо, на заводах НКПС, эвакуированных на Урал и в Сибирь.
ОДБП состоял, как правило, из двух бронепоездов, базы и управления. Каждый из броневых поездов, являясь тактической единицей бронепоездных частей, мог самостоятельно выполнять поставленные командованием боевые задачи. По штатам военного времени в ОДБП насчитывалось 270–290 человек офицерского, сержантского и рядового состава. Например, на 26 декабря 1942 года в составе 62-го ОДБП насчитывалось 279 человек, из них 33 офицера, 94 сержанта, 152 рядовых бойца. Численность личного состава могла увеличиваться за счет придания дивизиону постоянных десантных подразделений. Так, 31-й отдельный Горьковско-Варшавский дивизион с приданной десантно-минометной ротой насчитывал 335 человек.
По сравнению с гражданской войной значительно совершенствовалось и зенитное вооружение бронепоездов. Каждый бронепоезд имел по две зенитные бронеплощадки. В первые месяцы войны их основным вооружением были счетверенные пулеметные установки «максим». Но с 1942 года на бронепоезда стали поступать 25-миллиметровые зенитные орудия. Бронепоезда 31-го отдельного Горьковско-Варшавского и 62-го отдельного Новосокольнического дивизионов были вооружены 37-миллиметровыми полуавтоматическими зенитными пушками.
Обычно площадка ПВО представляла собой открытую коробку, обнесенную часто с боков стальными листами. При размещении дополнительных зенитных средств на контрольных платформах укладывались штабеля из шпал, защищавшие личный состав от осколков бомб и снарядов.
Бойцы бронепоездов самостоятельно усиливали бронепоездные средства ПВО. Как вспоминал командир бронеплощадки № 4 бронепоезда «Южноуральский железнодорожник» 38-го ОДБП В. Я. Куплевахский, бойцы по дороге на фронт снимали авиапушки с поврежденных самолетов ИЛ-2 и устанавливали на площадках. Это значительно уплотняло систему огня и позволяло бронепоезду вести десятичасовой бой, отражая налеты тридцати «юнкерсов» у станции Расховец. Уже из этого примера видно, что характер боевых действий на фронтах Великой Отечественной войны существенно влиял на изменение привычного вооружения бронепоездов.
