Дальнейшее развитие предприятия было нарушено революцией 1917 года и последовавшей за ней гражданской войной. 26 октября 1918 года Тверской Русско-Балтийский вагоностроительный завод был национализирован. Многих вагоностроителей призвали на фронт. Выпуск продукции в 1919 году уменьшился по сравнению с 1916 годом в 3-4 раза – изготовили всего 39 пассажирских и 486 товарных вагонов. В конце 1921 года в Тверь пришло решение Главного управления машиностроительных заводов о консервации завода, продлившейся четыре года.

Решение о возобновлении работы завода совпало с началом периода индустриализации – 1 октября 1925 года. Было принято решение взамен двухосного грузового вагона разработать конструкцию четырехосного, что существенно увеличивало его грузоподъемность. Поезд, составленный из четырехосных вагонов, имеет меньшую длину при большем весе. С уменьшением длины поезда снижаются расход топлива и вес тары, приходящейся на единицу массы груза, улучшается прохождение поворотов, повышается безопасность.

В 1931 года в связи с переименованием г.Твери в Калинин завод стал Калининским вагоностроительным (и оставался таковым на протяжении 60 лет – до возвращения Твери исторического названия в 1991 году).

В 1932 году заложено здание нового, почти полукилометрового вагоносборочного цеха, сооружено здание заводоуправления, началось строительство механического, реконструкция деревообделочного и инструментального цехов. Электросиловое хозяйство получило новые трансформаторы, на заводе построена кислородная станция, необходимая для организации газовой резки и сварки. Но главным инновационным процессом того времени было введение впервые в вагоностроении электрической сварки как основного способа соединения деталей вместо клепки.

В 1934 году численность работающих на заводе составила 6,5 тысячи человек, объём выпускаемой продукции превысил уровень 1913 года в десять раз.

В 1937 году завод выпустил 5736 товарных большегрузных и 418 пассажирских вагонов, превысив по общему объему производства показатели 1913 года в 16,4 раза, и превратился в крупнейшее вагоностроительное предприятие Европы.

В 1939 году Решением Правительства СССР производственная специализация завода определена, как «пассажирское вагоностроение». В этом же году были развернуты работы по созданию крупнейшего цельнометаллического пассажирского вагона новой конструкции. В начале 1940 года новые вагоны прошли испытательный рейс по маршруту Москва-Сочи и обратно. Отзывы бригад, эксплуатирующих новые вагоны, были положительными. Все планы нарушила война.

В связи со сложной военно-политической обстановкой на границе СССР увеличено производство грузовых вагонов, а подготовка производства нового пассажирского вагона приостановлена.

С июля 1941 года завод наладил производство военной продукции: артиллерийских снарядов, минометов, авиабомб, санитарных вагонов. Параллельно с этим шел демонтаж оборудования для вагоностроения, подготовка его к эвакуации в восточные районы страны. Но фронт продвигался так стремительно, что отправить на восток удалось лишь один эшелон с оборудованием и людьми.

Во время оккупации города немецко-фашистскими войсками завод был сильно разрушен, на месте цехов лежали руины. Но уже 3 января 1942 года — через две недели после освобождения г. Калинина от фашистов — поступил приказ Наркомата среднего машиностроения СССР о скорейшем возобновлении деятельности завода. Начались восстановительные работы. С октября 1943 года решением Государственного Комитета Обороны завод был включён в число важнейших оборонных предприятий страны: на предприятии выпускалось 18 наименований фронтовой продукции.

В годы Великой Отечественной войны многие вагоностроители погибли, защищая нашу страну. В память о них на заводе сооружён памятник-обелиск «Павшим в боях за Родину».

Семерым вагоностроителям, сражавшимся на фронтах Великой Отечественной войны, присвоено высокое звание Героя Советского Союза. Трудовые подвиги вагоностроителей отмечены правительственными наградами: 2426 рабочих, специалистов и служащих завода награждены медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

В последующие годы с развитием в стране перестроечных процессов для завода наступили непростые времена. Государство уходило из экономики, и завод, много лет работавший в рамках экономической интеграции стран членов СЭВ, был брошен в условия жесткой конкуренции с западными производителями подвижного состава. Наработанный опыт и высокий профессионализм коллектива тверских вагоностроителей позволил предприятию не только выжить в сложившихся условиях, но и сохранить свои позиции на рынке. Уже 1989 году заводом был построен вагон межобластного сообщения модели 61-838, рассчитанный на скорость до 200 км/час. Эта модель предназначалась для отработки систем и оборудования, используемых впоследствии в серийной продукции.

В начале 90-х годов Тверской вагоностроительный завод, много лет подряд строивший некупейные вагоны, освоил производство вагонов с 4-х местным купе. Проблема импортозамещения купейных вагонов, до этого, выпускавшихся в Германии, была решена. Весной 1993 года состоялась презентация купейного вагона модели 61-820 повышенной комфортности с улучшенными техническими характеристиками и дизайном. К его серийному производству приступили в 1994 году.

21 мая 1993 года образовано акционерное общество открытого типа «Тверской вагоностроительный завод», к которому перешли все основные производственные фонды предприятия. Завод продолжил производить различные типы пассажирских вагонов: купейные и плацкартные, штабные и СВ, открытого типа и с креслами для сидения, почтово-багажные, грузовые вагоны и вагоны специального назначения, а также тележки для пассажирских вагонов и для прицепных вагонов электропоездов, колёсные пары с буксовыми узлами для тележек пассажирских и грузовых вагонов; чугунное литьё.

Перед заводом встает новая задача – разработать и освоить производство вагонов с плоской боковиной кузова, поскольку именно такая конструкция необходима для организации высокоскоростного движения — 200 км/ч и выше. Кроме того, она широкого применяется в европейском мировом вагоностроении, так как позволяет расширить внутреннее пространство вагона и упростить процесс его эксплуатации. Коллектив предприятия успешно справился с поставленной задачей, и в 1998 году в преддверии 100-летнего юбилея завода был изготовлен вагон нового поколения модели 61-4170, предназначенный для использования на скоростях 200 км/час. При производстве данной модели вагона использовались самые современные технологии, что позволило реализовать наиболее перспективные и смелые конструкторские разработки. В частности, в конструкции кузова применены нержавеющие стали, использованы безлюлечные тележки с повышенной плавностью хода, установлены компьютеризированные системы информации и жизнеобеспечения, экологически чистые туалеты и многое другое. Из вагонов этой серии были изготовлены и сформированы такие составы как «Невский экспресс» (2001 год), «Буревестник» (2004 год), «Красная стрела» (2005 год).

После начала регулярных рейсов «Невского экспресса» между двумя столицами впервые всерьез заговорили о реальной конкуренции между железнодорожниками и авиаперевозчиками. И основанием для этого стали скорость, комфорт и дизайн нового состава.

В состав скоростного поезда «Буревестник» были включены вагоны, учитывающие различные запросы пассажиров: с шестиместными купе, где установлены кресла для сидения, вагоны СВ с двухместными купе и вагон-рестораны.

Интерьеры каждого купе поезда «Красная стрела» дополняли картины и ЖК-мониторы, а около двери установлена панель электронного управления электрическими приборами купе.
В эти годы ОАО «Российские железные дороги» приступило к разработке проекта «Стратегия развития пассажирского транспорта в РФ», которая впоследствии была принята распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 года. К тому, чтобы полноценно участвовать в реализации Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ в сфере производства пассажирских вагонов, завод начал готовиться заблаговременно. Необходимо было освоить производство вагонов нового модельного ряда, принципиально отличающихся от ранее выпускаемых моделей, увеличить производственные мощности завода для обеспечения выпуска 1200 вагонов в год. Выполнялись эти работы в условиях действующего производства при одновременном увеличении выпуска вагонов, что накладывало дополнительные трудности.