במלחמת ששת הימים הגיע השריון לשיאו ככח מתמרן. בחזית המצרית פרצו עוצבות השריון את מערכי רפיח, אבו עגילה ואום כתף, התקדמו במהירות לעומק חצי האי סיני והגיעו בתוך ארבעה ימים לתעלת סואץ. תמונתו של השריונר יוסי בן חנן רוחץ במי התעלה הפכה לאחד מסמלי הניצחון.
גם בחזית הירדנית מילא השריון תפקיד מרכזי.
חטיבת הראל פרצה את קו המוצבים שמצפון לירושלים, כבשה את המרחב עד רמאללה וסייעה ליצירת התנאים שאפשרו את השלמת כיבוש מזרח ירושלים. בהמשך הופנו כוחות שריון צפונה והשתתפו במערכה על רמת הגולן.
היכולת להעביר כוחות במהירות, לפרוץ מערכי אויב ולהתקדם לעומק הייתה מרכיב מרכזי בהכרעה בתוך שישה ימים. ההצלחה חיזקה מאוד את מעמד השריון והובילה להרחבת החיל. עם זאת, היא גם העמיקה את האמונה שהטנק מסוגל להכריע כמעט לבדו, תפיסה שתעמוד במבחן קשה במלחמת יום הכיפורים.
גם בחזית הירדנית מילא השריון תפקיד מרכזי. חטיבת הראל פרצה את קו המוצבים שמצפון לירושלים, כבשה את המרחב עד רמאללה וסייעה ליצירת התנאים שאפשרו את השלמת כיבוש מזרח ירושלים. במקביל, התנהל קרב שריון במרחבי עמק דותן וצפון השומרון, בהם הוכרע השריון הירדני בגדה המערבית. בהמשך הופנו כוחות שריון צפונה והשתתפו במערכה על רמת הגולן, שם הבקיעו את המערך הסורי המבוצר.