Бригада сформирована 17 августа 1941 г. в Смоленской обл. на базе 126-го тп 17-й тд.

Действовала в Калининской обл. на оз. Пено. 16 сентября 1941 г. прибыла в район д. Мосты. В последние дни сентября вела бои за д. Ореховня в р-не оз. Пено.

Переброшена на Западный фронт. Выгрузилась на ст. Дорогобуж. На 1 октября находилась в районе Курбатово, Ново Покровка.

2 октября ГрА Центр начала наступление против частей Западного и Резервного фронтов. Танковой группе противника удалось прорваться на стыке 30 и 19 армий фронта по направлению к ст. Канютино и Холму-Жирковскому. Командованием Западного фронта для ликвидации прорыва противника в полосе 30-й армии была создана оперативная группа Болдина: 152-я стрелковая, 45-я кавалерийская и 101-я мотострелковая дивизии, три танковых бригады 126-я, 128-я, 147-я, всего 241 танк. Им приказывалось контрударом разгромить части противника в районе Холм-Жирковский. Однако опергруппа имела слабую артиллерийскую и авиационную поддержки. Части вошедшие в опергруппу находились далеко от места прорыва и им требовалось до 2-х суток чтобы подойти к месту боев.

В ночь на 3 октября 126тбр выступила в район Курбатово, Ново Покровка, где вместе с 152сд и 251сд должна была уничтожить прорвавшегося противника.

03.10.1941 г. Опергруппа Болдина (ОГ) в составе 152 СД, 126, 128 тбр, 101 МСД пытается ликвидировать прорыв фашистов. 126 тбр в 16.00 вела бой в районе ТЮКАЛОВО.

05.10.41 г. Болдина. С 8.00 5.10.1941 перешла в наступление для разгрома противника в районе ХОЛМ, КАНЮТИНО, ст. НИКИТИНКА. 126 тбр перешла наступление на ИГОРЕВСКАЯ, имея перед собой до 2-х пехотных полков и конницу. В 15.00 вела бои в районе КОМЯГИНО.

В течение 6 октября части группы Болдина продолжали бои в районе Холм-Жирковского, но затем были вынуждены отойти южнее. К исходу дня потери матчасти в некоторых бригадах достигли 70 %. 126 тбр вела непрерыве 3-дневные бои, сдерживая натсик превосодящих сил противника, и к исходу 5.10.41 оказалась окруженной пехотной дивизией из которого начинает прорыв с утра 6.10. в направлении ВОРОНЦОВО. Потери матчасти достигают 30%.

09.10.1941 Данных от ОГ Болдина не поступало. По данным за 7.10. части группы вели бои на рубеже ЧЕРНЕНОВО, СЕЛЬЦО, СЕМЕНКОВО, АГИБАЛОВО (11 – 15 км восточнее ИГОРЕВСКАЯ), где подвергались непрерывным атакам авиации (20-30 самолетов), в результате чего понесли до 70 % потерь боевых машин. Части 19-й и 32-й армии и ОГ Болдина организуют выход из окружения.

10.10.1941 г. ОГ Болдина. С утра 10.10 пытается выйти из окружения, ведет бой в районе БОГОРОДИЦКОЕ. Противник оказывает упорное сопротивление.

13.10.1941 г. Продолжаются бои в окружении сев-запад. ВЯЗЬМА. Развить пропыв и выйти из окружения в районе ОБУХОВО, БОГОРОДИЦКОЕ, МАРЮХИ в течение 12.10 НЕ УДАЛОСЬ.

Из Вяземского окружения в районе Наро-Фоминска вышла через месяц только часть бойцов во главе с полковником Корчагиным.

Погибла в Вяземском котле в октябре 1941 г. С октября 1941 по август 1942 г. бригада существовала только «на бумаге». Официально управление бригады расформировано 22 августа 1942 г.