В 27-й дивизии было немало способных, талантливых командиров. Дивизионом в артиллерийском полку командовал Н. Н. Воронов — будущий Главный маршал артиллерии. Его сменил В. А. Пеньковский — впоследствии генерал армии. С Валентином Антоновичем Катуков сошелся ближе, так как не раз действовал с ним вместе на маневрах и учениях. Пеньковский выходил в поле со своим дивизионом, а Катуков — с полковой школой, игравшей в таких случаях за стрелковый батальон. Вместе они отрабатывали вопросы взаимодействия, искали и находили способы и методы, обеспечивавшие наиболее эффективное сочетание огня и маневра, тесную связь пехоты и артиллерии на всех этапах боя.
В начале 1931 года Катукова назначили начальником штаба 80-го стрелкового полка той же дивизии. И вскоре произошел решающий поворот, определивший всю дальнейшую судьбу Михаила Ефимовича. В апреле 1932 года полк передислоцировали из Витебска в Борисов. И вдруг нежданно-негаданно пришел приказ: переформировать полк в 5-ю отдельную легкотанковую бригаду. Весь командный состав полка послали на шестимесячные автобронетанковые курсы. А Катукову пришлось остаться: он замещал командира полка. Вместе с хозяйственниками, младшими командирами и красноармейцами он занимался оборудованием городка для будущего танкового соединения. Вскоре стали прибывать технические специалисты, а затем и боевые машины. С помощью специалистов Катуков, сколько позволяло время, осваивал танки. Порой было грустно: товарищи учатся новому делу, а он вот хозяйственником стал. А что дальше?
Осенью вернулся с курсов командный состав. Катуков, что говорится, чувствовал себя не в своей тарелке. Специальную переподготовку он не прошел, а к новому делу тянуло неудержимо. Ему был предоставлен выбор: принять стрелковый полк или остаться в штабе бригады начальником разведывательного отдела. Согласился с последним — все же ближе к новому делу.
Бригада формировалась почти полгода. За это время Катуков изучил тайки БТ и Т-26, с помощью специалистов прошел первоначальную практическую школу танкиста и вскоре уже уверенно водил боевые машины, стрелял из танковой пушки.
В 1932 году Катуков был принят в члены Коммунистической партии. Взволнованный этим событием, он всю ночь обдумывал свою дальнейшую жизнь. А на следующий день пришел к командиру бригады, попросил его послать учиться в Академию механизации и моторизации РККА.
— В академию пойдете. Только не сейчас. — Комбриг одобрительно взглянул на Катукова. — Попробуйте себя сначала на настоящем деле, покомандуйте учебным танковым батальоном. Верю — справитесь.
Командуя учебным танковым батальоном, Катуков готовил наводчиков, механиков-водителей, других специалистов. И сам готовился — хорошо освоил каждую специальность танкиста. Затем комбриг поставил его временно начальником артиллерии бригады — помогал ему прийти в академию, как он выразился, не с пустыми руками, а с некоторым опытом.
Осенью 1934 года поступил приказ, которым Катуков был назначен начальником оперативного отдела 134-й танковой бригады, дислоцировавшейся в Киеве. Этим же приказом ему предписывалось передать временно должность заместителю, а самому прибыть в Москву на Академические курсы тактико-технического усовершенствования при Академии механизации и моторизации РККА.
Год пробыл Катуков на курсах. Изучал материальную часть танков, радиосвязь, тактику бронетанковых имеханизированных войск. Слушатели порой дни и ночипроводили на полигоне и танкодроме.
В бригаде пришлось снова на ходу учиться осваивать обязанности начальника оперативного отдела. Командовал 134-й бригадой энергичный, широко эрудированный командир-танкист С. И. Богданов — впоследствии маршал бронетанковых войск, дважды Герой Советского Союза. Он построил боевую подготовку так, что каждый день учебы, каждое командно-штабное занятие обязательно отличались от предшествовавших, были сложнее их. Катуков и сам впоследствии именно так строил боевую учебу в соединениях, которыми командовал.
В 1937 году Катуков был назначен начальником штаба 45-го танкового корпуса. За плечами у него был уже почти семилетний опыт штабной службы. Так что новые обязанности освоил быстро, но тянуло в строй. Хотелось поработать самостоятельно — Катуков чувствовал, что созрел для этого. Командир корпуса Н. Д. Веденеев, человек опытный, волевой и вместе с тем душевный, внял неоднократным просьбам Катукова о переводе на строевую должность. Михаил Ефимович был назначен командиром 34-й танковой бригады — той самой, где служил начальником оперативного отдела после окончания академических курсов. В годы Великой Отечественной войны Катуков не раз слышал о Н. Д. Веденееве, ставшем командиром танкового корпуса 2-й гвардейской армии, Героем Советского Союза.
В сентябре 1939 года вместе с бригадой Катуков участвовал в освободительном походе советских войск, взявших под защиту население Западной Украины и Западной Белоруссии. Пришлось встретиться с частями вермахта. Правда, инцидента не произошло. Гитлеровцы быстро ретировались за установленную демаркационную линию. «Надолго ли?» — подумал Катуков. Время было тревожное, и такие вопросы задавал себе, видимо, не он один.
В 1940 году Катуков неожиданно был вызван в Москву. Побывал в Наркомате обороны, затем в ЦК ВКП(б) — там ему предложили принять 20-ю танковую дивизию. С ней он и вступил в Великую Отечественную войну…
В начале 1943 года Катуков получил приказ: срочно явиться к Верховному Главнокомандующему. Каких-либо понятных для себя причин столь неожиданного вызова и его срочности Катуков найти не мог, и это настраивало на тревожный лад. На ум приходили рассказы и о крутости Верховного.
Летел на У-2, с интересом рассматривая проносившиеся внизу пейзажи. «Мессер!» — вдруг раздался в наушниках голос пилота. Самолет сразу нырнул вниз, затем летчик стал кидать машину из стороны в сторону. «Мессер» несколько раз мелькнул сверху, видимо, стреляя. Выручило искусство пилота. Маневрируя на малой высоте, прячась в складках местности, он оторвался от «мессера» и посадил самолет на окраине Торжка.
Дальнейший полет до Москвы прошел без происшествий. Но времени для приведения себя в порядок не было, и Катуков явился в Кремль как был — в солдатской гимнастерке, в ватных брюках и валенках. Поскребышев, видимо, объяснил Сталину причину походного одеяния Катукова. И когда он вошел в кабинет Верховного Главнокомандующего, то тот лишь слегка улыбнулся. В кабинете были А. С. Щербаков, Н. Я. Федоренко, С. К. Тимошенко и еще несколько генералов.
О том, что произошло дальше, Катуков в своих мемуарах описал так:
