С 1969 г., после перевода Л.Н. Карцева в центральный аппарат Министерства обороны, Валерий Николаевич Венедиктов возглавил конструкторское бюро. На базе маломощного и малочисленного конструкторского подразделения (отдел «520») и опытного производства КБ (цех «540») Уралвагонзавода он создал единую многопрофильную организацию высококвалифицированных специалистов – Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения (УКБТМ). Превратил УКБТМ в современное самостоятельное предприятие, способное разрабатывать, изготовлять и испытывать бронетанковую технику и другие сложные машины. Сотрудники предприятия стали получать за свой труд достойные деньги. По профсоюзным путевкам многие семьи отдыхали в санаториях и домах отдыха. Все дети сотрудников предприятия были устроены в детские дошкольные учреждения. Появилась возможность полнее удовлетворять нуждающихся в получении нового жилья или расширении своей жилплощади. В отделе кадров начали проводить отбор специалистов из числа желающих для устройства на работу, а в конструкторских отделах увеличился штат дипломированных специалистов – выпускников вузов.
Весь дальнейший период деятельности коллектива УКБТМ под руководством нового главного конструктора связан с форсированной разработкой основных боевых танков второго и третьего поколений (по классификации ГАБТУ МО), принятием их на вооружение, освоением в серийном производстве и непрерывным улучшением их боевых и технических характеристик.
Перед каждым отделом КБ были поставлены четкие, но, как казалось тогда, невыполнимые по срокам задачи – по созданию надежных, технологичных в серийном производстве, конкурентоспособных с лучшими мировыми образцами составных частей танка. Однако железная воля Главного заставляла осуществлять все намеченные планы.
В неравной борьбе с руководством Министерства оборонной промышленности, правительственными организациями и даже ЦК КПСС Венедиктов доказал преимущества уральского танка Т-72 по боевым, эксплуатационным характеристикам, надежности и стоимости перед Т-64А. Совместно с руководством Уралвагонзавода, учреждениями Министерства обороны СССР он добился принятия на вооружение Т-72 в 1973 г. и с 1974 г.- организации крупносерийного производства этого танка на УВЗ.
Валерий Николаевич организовал системный анализ результатов войсковой эксплуатации и крупных испытаний отечественных танков, проводившихся в 1970-1980-е гг. Он сумел осуществить эффективный авторский надзор но обеспечению качественной сборки на заводе серийных танков. Создал совершенную систему получения информации с мест эксплуатации танков о выявленных производственных и конструктивных недостатках и разработал методы их оперативного устранения. Благодаря этому во второй половине XX века танк Т-72 стал самым падежным и массовым в мире и послужил базой для создания 11 модификаций.
Впечатляло также развернутое производство на Уралвагонзаводе инженерных машин на базе танка Т-72 (БРЭМ-1, МТУ-72 и шасси для ИМР-2М). Такого производства машин двойного назначения (гражданского и военного) одновременно с базовыми танками до этого времени отечественная промышленность не имела.
Уже через 5 лет после принятия на вооружение танк Т-72 стал поступать на экспорт. В шесть стран была передана документация на лицензионное производство танка. В настоящее время танки типа Т-72 находятся на вооружении 35 стран мира. «Танк Т-72 разошелся по миру, как автомат Калашникова», – сказал бывший начальник ГАБТУ С.А. Маев, как бы подводя итог деятельности В.Н. Венедиктова на посту главного конструктора. В 1998 г. на выставке вооружений в Ле Бурже танк Т-72 был признан самым лучшим и самым массовым танком второй половины XX века.
В середине 1980-хгг. В.Н. Венедиктов провел коренную модернизацию танков Т-62. Наконец, он заложил основы конструкции современного основного боевого танка Т-90 и перспективного танка с уникальными боевыми и техническими характеристиками. Правильность принятых технических решений была подтверждена им в процессе натурных испытаний опытных образцов танков.