Начала формироваться с 17 июня 1940 года в городе Мары и в лагере имени Сталина (Чирчик) на базе 146-й стрелковой дивизии и 10-го танкового полка началось формирование как 9-я отдельная танковая дивизия. 17-й танковый полк формировался на базе танковых батальонов 10-го легкотанкового полка, 18-й танковый полк — из 358-го танкового батальона 194-й стрелковой дивизии, учебного батальона 48-го танкового полка и 346-го танкового батальона 46-й стрелковой дивизии. Мотострелковый полк был создай из 698-го стрелкового полка 146-й сд.

Дислоцировалась дивизия в Марах, а мотострелковый полк — в Байрам-Али Марыйской области. Дивизия имела на вооружении в основном танки, которые участвовали в советско-финской воине и поступили сюда после капитального ремонта со значительно израсходованным моторесурсом. В конце 1940 года 9-я танковая дивизия получила 50 танков БТ-7М. К 1 октября 1940 года численность танкового парка дивизии составляла 229 машин — в основном учебно-боевых. Из-за недостатка техники первые танковые батальоны танковых полкой дивизии были учебными. Весной 1941 года 9-я танковая дивизия получила новую автомобильную технику.

Осенью 1940-го и зимой 1941 года части 9-й танковой дивизии участвовали в серии окружных учений, и в целом дивизия являлась боеспособным подготовленным соединением. В марте 1941 года она была включена в состав формирующегося 26-го механизированного корпуса.

В марте 1941 года в городе Мары (САВО) начал формироваться 27-й механизированный корпус. В его состав вошла ранее сформированная 9-я танковая дивизия. Корпус возглавил генерал-майор Иван Ефимович Петров, бывший до этого командиром горно-стрелковой дивизии и начальником пехотного училища.

В марте 1941 года в 9-ю дивизию поступила шифровка о трехмесячном планировании боевой подготовки (по май включительно). Этот период оказался самым напряженным — во всех частях проходили тактические учения, боевые стрельбы, отработка взаимодействия частей и их сколачивание. К лету 1941 года 9-я танковая дивизия стала одним из наиболее боеспособных соединений САВО. Это подтвердило командно-штабное учение под руководством представителей Генштаба М.Н. Шарохина и С.М. Штеменко, проводившееся в районе Мары в первой половине 1941 года.

Несмотря на то, что корпус являлся второочередным в вопросах комплектования (окончательное поступление бронетанковой техники планировалось только в 1942 году), с момента его формирования в войсках развернулась усиленная боевая подготовка.

Особенностью боевой подготовки дивизий было то, что танкисты очень часто занимались но ночам из-за жары, достигавшей 50—60 градусов. Но темнота вызывала другое неудобство — появлялась опасность нападения ядовитых скорпионов и фаланг. Укусы скорпионов происходили регулярно. Страшным испытанием были ветры, поднимавшие тучи раскаленного песка. После песчаных бурь танки оказывались засыпанными, и потом их приходилось долго откапывать из песка.

Накануне войны входит в состав 27-го мк Среднеазиатского ВО (генерал-майор Петров И.Е.), дислоцируется в городе Мары. В июне 1941 года корпус имел 356 легких танков.

С началом войны в дивизии корпуса стали поступать призывники, добровольцы и срочно призванные запасники. Столь быстрое поступление объясняется тем, что дивизии укомллектовывались в основном жителями Туркмении. Так, в 9-ю тд призывников направлял Марыйский областной военкомат. Поэтому мотострелковый полк 9-й танковой дивизии называли «туркменским», так как почти весь личный состав там состоял из туркмен. 23 июня из народного хозяйства по мобилизации в части корпуса начинает поступать транспорт — автомобили, гусеничные тракторы и тягачи. В течение нескольких дней дивизии были полностью укомплектованы личным составом, колесными и гусеничными транспортными машинами. Некомплект среднего комсостава в 9-й танковой дивизии покрыли за счет досрочного выпуска группы успевающих курсантов Ташкентского пехотного училища.

Несмотря на очевидную слабость соединения, штаб Среднеазиатского военного округа уже 25 июня 1941 года получил приказ о готовности 27-го мехкорпуса к 4 июля 1941 года к начать передислокацию на запад. Начальник штаба САВО в 1941 генерал М.И. Казаков писал в своих воспоминаниях: «Мы задавали себе вопрос: какой смысл отправлять корпус на фронт в таком состоянии? Думалось, что наш мехкорпус лучше было оставить пока на месте или перебросить его не дальше как на меридиан Волги и там заняться довооружением...»

Тем не менее, неблагоприятно складывающаяся обстановка на фронте ускорила отправку мехкорпуса из Средней Азии на центральное направление. Уже 27 июня начинается отправка на запад первого эшелона 9-й танковой дивизии. За ним последовали остальные тридцать четыре эшелона дивизии. Маршрут их движения был: Мары — Ташкент — Оренбург — Воронеж. Утром 8 июля головной эшелон уже приближался к Воронежу. 10 июня эшелон штаба 9-й дивизии прибыл в Брянск. Здесь получена директива о включении 27-го мехкорпуса в состав 28-й армии (генерал-лейтенант В.Я. Качалов), штаб которой располагался в Кирове (150 км севернее Брянска). Выгрузка эшелонов должна производиться па станции Фаянсовая, недалеко от Кирова. На станцию Фаянсовая эшелоны начали прибывать 11 июля, разгружались они только по ночам — в небе господствовала немецкая авиация. Многие эшелоны, двигавшиеся через всю страну курьерской скоростью, при подходе к районам разгрузки задерживались из-за разрушений железнодорожного полотна и пробок на маршрутах. Например, эшелон с одним из танковых батальонов простоял в тупике станции Брянск свыше трех суток.

После разгрузки дивизия собиралась в лесах, в районе северо-западнее Кузьминичей, куда подразделения от станции прибытия должны были совершить марш протяженностью 70 километров. К 15 июля сосредоточение здесь танкового соединения в целом было закопчено. Всего в составе 9-й танковой дивизии имелось: БТ-7 — 50 штук, БТ-5 — 19 штук, БТ-2 — 3 штуки, Т-26 — 136 штук; всего 208 танков. Кроме того, в дивизии было 37 бронемашин БА-10 и 14 БА-20 — всего 51 бронемашина. Также имелось 50 тракторов С-60 и С-65, 327 грузовых машин ГАЗ АА, 22 легковые автомашины, 77 бензоцистерн й 150 специальных автомашин.

8 июля 1941 года Генеральным штабом было принято решение о расформировании корпусного звена бронетанковых войск и переформировании имевшихся танковых дивизий по новым штатам (217 машин в танковой дивизии, противотанковый артполк вместо гап). Переформирование коснулось прежде всего тех танковых соединений, которые не были втянуты в боевые действия. Чтобы отличать дивизии новых штатов, им присваивались новые номера — начиная со 101-го. В соответствии с этим решением 9-я танковая дивизия получила номер 104.

15 июля 1941 года управление 27-го механизированного корпуса было расформировано. В тот же день командующему 28-й армией направлена директива Генерального штаба о сосредоточении переформировываемых 104-й, 105-й и 106-й танковых дивизий в районе Спас-Демянска.