Всего на базе Т-26 с 1933 по 1939 г. выпустили 1336 огнеметных танков. Они сводились в роты боевого обеспечения танковых бригад (9 химических танков — три взвода по три машины). Танки ОТ-130 в составе 6-й и 11-й танковых бригад использовались в боях против японских войск в районе реки Халхин-Гол в августе 1939 г. Во время советско-финской войны 1939-1940 гг. в операциях на Карельском перешейке участвовали несколько батальонов и отдельных рот, оснащенных ОТ-130 и ОТ-133 (было и несколько ОТ-26). Танки весьма эффективно выжигали пехоту противника как в дотах и блиндажах линии Маннергейма, так и на открытой местности. Танки под огнем противника подходили к ДОТу на дистанцию огнеметного выстрела и поражали амбразуру струей огнесмеси. Несколько танков было захвачено финнами, которые в конце концов перевооружили их 45-мм пушками.

	Схема размещения огнеметной аппаратуры в танке ОТ-130
	Подбитые танки ОТ-133 одного танкового огнеметного (химического) взвода, 1941 г. Виден комплекс вооружения ОТ-133.
	Трофейный огнеметный танк ОТ-133 в финской армии.

Согласно предвоенным взглядам, роль «огнеметчиков» не считалась для химических танков основной — считалось, что они предназначены в основном для организации химического (газового) заграждения (для этого даже формировали отдельные химические танковые бригады), постановки дымовой завесы, дегазации местности, и лишь «некоторые из этих танков используются для огнеметания при действиях линейных танков против живой силы и огневых точек противника». При этом «установка специального химического оборудования в танке не позволяет разместить артиллерийское вооружение», если только прибор дымопуска или огнемет не ставились в качестве вспомогательных. ОТ-26 и ОТ-130-133 несли огнемет в качестве основного вооружения и имели лишь пулеметы для самообороны. Роль химических танков оставалась недостаточно определенной — скажем, в работах 1940 г. по тактике прорыва укрепленных полос упоминались «танки-тральщики, саперные танки», но не говорилось о месте «химических».

Установка огнемета в башне вместо пушки допускала круговой обстрел, но уже опыт боев на Халхин-Голе и Карельском перешейке показал низкую эффективность таких танков в бою: ведь огнемет — оружие ближнего боя (радиус действия — несколько десятков метров), он бессилен против танков и противотанковой артиллерии. Это ограничивало действия танков и делало их беспомощными и бесполезными после расхода огнеметной смеси. Такие машины требовали поддержки линейных (пушечных) танков для подавления противотанкового огня противника, при отрыве от них легко подбивались. Тем более что огнеметные машины отличались по внешнему виду от линейных, что позволяло противнику заранее определить направление атаки и сосредоточить огонь именно на них. На Халхин-Голе для поддержки и прикрытия взвода огнеметных танков приходилось выделять взвод линейных танков или пушечных бронеавтомобилей БА-10. Поэтому в 1940 г. создаются огнеметные танки, сохраняющие пушечное вооружение базовой машины, хотя при этом приходилось жертвовать запасом огнесмеси.