炮兵作戰的效率，不僅取決於火炮的性能，還取決於火炮是如何編組的。戰爭經驗表明，光有火炮的數量是遠遠不夠的，炮手的訓練水平和指揮協同都將會對炮兵作戰產生深遠影響。在1942年11月衛國戰爭爆發時，蘇聯紅軍裝備了超過59000門的各型火炮，數量不可謂不多，但這些火炮大多數是平均分配到每個步兵軍的。歸屬炮兵司令部直接管轄的預備炮兵（總部炮兵）的數量僅佔我軍炮兵總量的16%，這完全不能在戰場上形成集中炮兵火力的態勢。

蘇軍在1943年爲了準備庫爾斯克戰爭時進行了大規模部隊整改，重點就是炮兵。現在已經很少有獨立炮兵師這麼大的專門炮兵單位了，現在都是合成作戰的部隊。

在1943年7月庫爾斯克戰役前，蘇聯紅軍曾多次進攻德軍的堅固防線，但都遭到了巨大損失。爲了最大程度集中炮火配合步兵和坦克的突擊，蘇軍開始組建超大規模的直屬炮兵集團。先後組建了野戰炮兵師，突破炮兵師、火箭炮兵師和加農炮兵師。

1943年4月，蘇軍開始組建擁有7個炮兵旅的炮兵師，稱爲突破炮兵師。火炮迫擊炮數量從248門增加到了356門。包括各種口徑的加農炮、榴彈炮、迫擊炮以及火箭炮，後來在突破炮兵師基礎上組建了炮兵兵團，每個炮兵兵團下屬2個突破炮兵師和1個火箭炮師，加起來共裝備1000門各種火炮。

到了1945年衛國戰爭勝利前，蘇軍炮兵司令部共擁有31個突破炮兵師，1個重型突破炮兵師，2個加農炮師，7個火箭炮兵師。

另外，蘇聯人還組建了擁有重榴彈炮的"大威力炮兵"旅(每旅24門203毫米榴彈炮)，並建立了重加農炮兵師。最高統帥部預備隊所屬各迫擊炮團也合編爲迫擊炮旅。

1943年的突破炮兵師編制：1個76毫米野戰炮旅（3個團，72門火炮），1個榴彈炮旅（3個團，84門122毫米榴彈炮），1個152重炮旅（4個營，32門152毫米加榴炮），1個152加農炮旅（2個團，36門152毫米加農炮），1個203榴彈炮旅（4個營，24門203毫米重榴彈炮），1個120迫擊炮旅（3個團，108門120毫米迫擊炮）。總計356門火炮迫擊炮，兵員約1萬人。

蘇聯的突破炮兵在戰爭中發揮了重要作用。蘇聯紅軍炮兵第一次大規模炮擊是在1942年11月的斯大林格勒保衛戰，紅軍佈置了17000門各型火炮。1943年7月的庫爾斯克會戰中，有20000門火炮用於打擊侵略者。1943年解放列寧格勒，紅軍幾乎將所有的炮兵部隊都集結了起來，組成了3個炮兵兵團，部署了21600門大炮。

1945年1月的維斯瓦河戰役，蘇聯紅軍集結了39320門大炮，紅軍火炮密集程度簡直到了空前的程度，僅白俄羅斯第1方面軍第8軍在33公里寬的陣地上，火炮的數量就達到了7600門，每公里230門。首次火力突擊在25分鐘內朝德軍陣地傾瀉了31.5萬發炮彈，炮彈總重超過5000噸。

蘇聯紅軍炮兵最大規模的作戰是1945年4月的奧得河戰役，集結了多達41600門火炮，凌晨兩個半小時的首次炮擊就發射45萬發炮彈。紅色鋼鐵怒吼着砸向法西斯侵略者。德軍的抵抗意志最終被強大的火炮威力瓦解。