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.
В четырех отдельных дивизионах — 31, 39, 57, 62-м — бронеплощадки были оборудованы легендарными «катюшами» — реактивными установками М-8. Впервые установки М-8–24 были использованы при вооружении бронепоездов № 659 «Козьма Минин» и № 702 «Илья Муромец»: в марте 1942 года этим бронепоездам были переданы две броневые площадки с установленными на них «катюшами» и зенитными орудиями.
В августе 1942 года в Москву прибыл личный состав 57-го и 62-го ОДБП, потерявших боевую технику в жестоких боях в районе Ворошиловграда и Воронежа. На станции Москва-Товарная-Горьковская командованию 62-го ОДБП были переданы бронепоезда № 653 «Мичуринец», построенный рабочими Мичуринского паровозоремонтного завода, и № 701 «Советская Армения», сооруженный в цехах депо Москва-Пассажирская-Октябрьская на средства трудящихся Армянской ССР. 12 августа в состав 62-го дивизиона передали две бронеплощадки, на которых были смонтированы четыре установки М-8. Реактивными установками М-13 были оборудованы также бронепоезда № 686 и 693 57-го ОДБП, перевооружавшиеся в Мытищах и Балашихе.
Сложность обучения личного состава взводов реактивных минометов заключалась в том, что не было никаких наставлений или учебных пособий по реактивному оружию, а записывать что-либо о нем строжайше запрещалось.
Командиры взводов реактивной артиллерии 31-го и 62-го дивизионов младшие лейтенанты В. И. Кудесов, Г. Е. Шагун, Г. Д. Паничкин, П. Ф. Черненков окончили в городе Миассе Челябинской области 1-е Гвардейское минометно-артиллерийское училище имени Красина и были зачислены в резерв Главного автобронетанкового управления Красной Армии. Впоследствии начальник штаба 62-го отдельного особого Новосокольнического дивизиона бронепоездов[4] подполковник запаса Г. Д. Паничкин вспоминал: «Со своими расчетами нас направили на Московский вагоноремонтный завод имени Войтовича. Вместе с рабочими мы строили бронеплощадки с установками М-8. В свободное время обучали и сплачивали боевые расчеты. По прибытии в 62-й дивизион я был назначен командиром взвода бронепоезда № 653 «Мичуринец», а Павел Черненков — бронепоезда № 701 «Советская Армения».
На бронепоездах «Козьма Минин» и «Илья Муромец» лейтенанты В. И. Кудесов и Г. Е. Шагун применили принципиально новый монтаж реактивных установок. Предложение о круговом вращении установок, их использовании для нанесения ударов по флангам и даже по тылам, если бронепоезд попадает в окружение, нашло поддержку командования дивизиона. На «Илье Муромце», где Г. Е. Шагун командовал взводом, ракетчики придумали даже специальный шаблон. С его помощью в боевой обстановке быстро устранялись дефекты направляющих на пусковых установках.