西班牙內戰出現了一些關於大規模使用坦克部隊不利的戰例，因此斯大林等人開始反對圖哈切夫斯基的軍事理論。斯大林急於讓蘇軍將領們與圖哈切夫斯基的"西方資產階級軍事思想"劃清界線，伏羅希洛夫、布瓊尼等騎兵出身的將領也希望讓斯大林相信，蘇軍傳統的騎兵戰術並沒有過時。
在1937年2月至3月的蘇共中央全會上，蘇聯元帥圖哈切夫斯基被指控為"德國間諜"，清洗"德國間諜"的"肅反"運動開始了。同時被指控的還有前西伯利亞軍區司令埃德曼、前遠東濱海部隊集群司令普特納、基輔軍區司令雅基爾、白俄羅斯軍區司令烏鮑列維奇、伏龍芝軍事學院院長科爾克、蘇軍中央機關部長費爾德曼等人。這些人是圖哈切夫斯基大縱深理論的支持者。
20世紀30年代中期，圖哈切夫斯基提出大縱深攻防戰役理論，裝甲部隊的戰鬥運用在大縱深攻防戰役理論中占有最顯著的位置。大縱深理論就是憑借裝甲部隊的快速突破能力和機動能力來支撐的。由於有了大縱深理論，蘇聯搶在德國前麵，率先成立坦克軍。
圖哈切夫斯基的大縱深理論的確借鑒了西方軍事科學成果，主要借鑒了德軍的實踐與探索。但大縱深理論並沒有完全抄襲德軍的理論，而是比德軍的閃擊戰理論提前了4-5年。
大縱深理論被貼上了"德國間諜"標簽。坦克軍這種毫無先例的大型機械化兵團，在政治上遭到了否定。
1937年3月28日，西班牙內戰結束後，巴甫洛夫率誌願軍返回蘇聯，升任坦克裝甲兵總監。
巴甫洛夫在政治上是個非常聰明的人。在斯大林信任圖哈切夫斯基時，巴甫洛夫不會遭殃，但後來圖哈切夫斯基逐漸成為斯大林等人"騎兵至上"理論的反對者。既是斯大林的愛將又是圖哈切夫斯基嫡係的巴甫洛夫，處境十分尷尬。因為他是圖哈切夫斯基親手提拔和重用的人。在圖哈切夫斯基的機械化建軍政策下，巴甫洛夫的每一次升遷似乎都是圖哈切夫斯基軍事理論的證明。
在這種情況下，再也沒有比巴甫洛夫這樣圖哈切夫斯基理論的實踐者，跳出來反戈一擊更能贏得斯大林的信任了。
於是，巴甫洛夫站了出來。他總結了西班牙戰場上坦克戰的經驗，並向斯大林提交報告。在那份報告中，他向斯大林建議取消坦克軍，把坦克分散給步兵使用。他認為，在西班牙戰場上的坦克戰經驗已經證實，坦克不適合集中使用，因為坦克軍的孤軍深入不可能取勝。他還認為坦克軍長難以駕馭如此龐大的部隊。事實上，那是蘇聯輕型坦克防護力太弱的結果，巴甫洛夫卻以此為由全盤否定坦克部隊。
1939年11月，蘇軍總參謀長沙波什尼科夫冒著有可能遭到清洗的危險，堅決反對解散坦克軍。剛從遠東地區痛擊日軍勝利歸來的朱可夫將軍也堅決反對這樣做。但他們的意見沒有得到通過，蘇聯軍事委員會采納了巴甫洛夫的建議，把當時蘇軍僅有的4個坦克軍解散。
1940年，鑒於德軍裝甲部隊的強大，蘇聯又重組坦克軍，但為時已晚。華西列夫斯基元帥晚年回顧時，他說蘇軍中大批思想活躍的指揮官遭清洗，才使德國敢於在1941年發動大規模進攻。蘇聯軍隊在大清洗中損失的不僅僅是大批優秀軍官，還有先進的大縱深理論思想。
盡管防守白俄羅斯的巴甫洛夫擁有30個坦克團，坦克多達2500輛以上，就坦克數量和質量來說完全超過了德軍古德裏安和霍特的兩個裝甲集群，但巴甫洛夫的30個坦克團沒有集中使用，完全喪失了蘇軍坦克的優勢。
"大清洗"運動對蘇軍產生了巨大的影響，尤其在西部特別軍區和巴甫洛夫身上影響最大。巴甫洛夫的升遷得益於"大清洗"運動。
白俄羅斯軍區（西部特別軍區）司令烏博列維奇是蘇聯名將。他能征慣戰，並培養、提拔了朱可夫、科涅夫等大批青年軍官。後來，烏博列維奇改任一級集團軍級司令時，與圖哈切夫斯基等人一同被槍決。
烏博列維奇死後，巴甫洛夫平步青雲，升任蘇聯最大、最重要的西部特別軍區司令，並晉升大將。同時，朱可夫也晉升大將，在基輔特別軍區擔任司令員。
斯大林對巴甫洛夫的印象不錯：報告條理清晰，從不談論政治，顯得老成穩重。巴甫洛夫與朱可夫一起被斯大林作為新一代統帥精心培養。