Производство танка Т-34 сопрягалось со множеством трудностей. Технологически Т-34 был заметно сложнее прежних машин. В донесении в комитет обороны сообщалось, что переоснащение танковых частей новыми машинами идет «черепашьим шагом». Первые Т-34 были не лишены многих технических недостатков. Тем временем на вооружение приняли уже упоминавшийся легкий танк Т-50.

Неудачи послужили причиной того, что вопрос о танке Т-34 опять подняли в комитете обороны. В результате было предложено радикально переработать конструкцию танка. В новом виде машина получила обозначение Т-34М. Доводочные работы планировалось закончить в течение полутора лет, а тем временем ХПЗ снова приступил бы к выпуску БТ-7. Однако последний пункт одобрения не получил. 5 мая 1945 года решением СНК было выпустить на протяжении 1941 года 2800 танков Т-34, а работы по созданию Т-34М следовало вести параллельно.

Первым изменением, которое следовало внести в конструкцию танка, было оснастить машину 76,2-мм пушкой Ф-34, разработанной в КБ завода № 92 в Горьком в июле 1940 года. С начала 1941 года новая пушка пошла в серию. Поскольку танк Т-34М еще не был готов, в феврале 1941 года Ф-34 появилась на серийных Т-34. Кроме того, нарекания вызывала башня, которая была слишком дорога в производстве. Выпуск литой башни удалось наладить лишь в июне 1941 года. Новая башня состояла из двух половинок, которые отливались по отдельности, а затем сваривались вместе. Литая башня заменила башню прежнего образца, сваренную из прокатанных и прессованных плит. Литая башня отличалась большей толщиной брони, возросшей с 52 до 60 мм.

Таким образом, все новинки, разрабатывавшиеся для Т-34М, внедрялись на Т-34. После нападения Германии на Советский Союз положение резко изменилось. Работы над Т-34М свернули. Теперь задачей КБ стало обеспечить максимальный выпуск Т-34.

Боевой вес танка Т-34 образца 1941 года возрос на 1,7 тонн и составил 28 тонн. Это привело к увеличению удельного давления на грунт до 0,66 кг/см2. Тем не менее, по этому показателю, характеризующему способность танка бороться с бездорожьем, Т-34 превосходил любой зарубежный танк. Проходимость Т-34 заставила немцев пересмотреть принципы своей противотанковой обороны. В одном из рапортов сообщалось: «Превосходная проходимость танка Т-34 требует от нас специальных тактических мер...».

В октябре 1942 года командир пехотного полка моторизованной дивизии докладывал: «Хорошо известная проходимость танка Т-34 в действительности ошеломляющая. Танк проходит через топи и болота, непроходимые для людей, врывается на наши позиции...». В 1941 году толщину лобовой брони увеличили до 60 мм. Немецкая сторона так прокомментировала это нововведение: «Главное достоинство брони русских танков не в ее толщине, а в угле наклона». Так как лобовая бронеплита располагалась под углом 30 градусов, то эффективная толщина брони удваивалась. Вместо 60 мм снаряд должен был пробить 120 мм. 37-мм бронебойный снаряд немецкой противотанковой пушки на дистанции до 100 метров пробивал броню толщиной до 64 мм, т.е. лобовая броня Т-34 держала попадание 37-мм снаряда при любых условиях. Более мощная 50-мм противотанковая пушка 5 cm Рак 38 пробивала лобовую броню Т-34 лишь на дистанции менее 100 метров. Однако высокая скорость танка (до 53 км/ч) не оставляла немецким артиллеристам никаких шансов на прицельный выстрел.

Танк Т-34 образца 1941 года был вооружен 76,2-мм пушкой Ф-34. которая по своим баллистическим характеристикам превосходила короткоствольную Л-11. На дистанции 500 метров снаряд Ф-34 пробивал броню толщиной до 75 мм, в то время как снаряд Л-11 пробивал лишь 66 мм. Обе пушки могли эффективно поражать любые немецкие танки на достаточно больших дистанциях.

Дополнительное вооружение танка состояло из двух 7,62-мм пулеметов ДТ. Немецкая противотанковая оборона не была готова к встрече с Т-34. Это заставило немцев оценить Т-34 как «Лучший и наиболее ценный советский танк. Быстрый, мобильный, хорошо вооруженный и бронированный. Благодаря своему удачному силуэту... необычайно трудный для поражения». С советской точки зрения танк Т-34 полностью оправдал возлагаемые на него надежды, несмотря на присущие ему недостатки. Танкисты возлагали на танк большие надежды. Главным недостатком машины была плохая видимость, на которой заметно сказывалось отсутствие командирской башенки. Другой недостаток заключался в том, что лишь незначительное число танков Т-34 было оснащено радиостанциями. Советские танковые подразделения в бою действовали по принципу «делай как я», то есть все машины повторяли действия командирского танка. В результате гитлеровцам было достаточно сжечь командирскую машину, чтобы все подразделение потеряло боеспособность.

В 1941 году Красная Армия получила 3014 танков Т-34, причем большинство из них было собрано во второй половине года. К 22 июня 1941 года большинство из них находилось в составе механизированных корпусов. Каждый корпус состоял из двух танковых и одной механизированной дивизии. По штатам в корпусе должно было быть порядка 1000 танков. Большинство танков было потеряно в первые недели боев, а механизированные корпуса постепенно расформировывались. Вместо них шло формирование отдельных танковых батальонов, полков и бригад. Например, отдельный танковый полк состоял из трех рот, одна из которых оснащалась танками Т-34. Танковая бригада, формировавшаяся в декабре 1941 года, также имела в составе одну роту танковТ-34. Кроме того, в составе танковых частей были роты тяжелых и легких танков. Роты тяжелых танков оснащались танками KB, в то время как роты легких танков получали безнадежно устаревшие Т-26.

25 июня 1941 года Политбюро ВКП(б) на совещании приняло две резолюции:

1. О выпуске бронированной стали и танков КВ-2.

2. О дальнейшем выпуске танков KB, Т-34 и Т-50, артиллерийских тягачей и танковых дизелей в третьем и четвертом квартале 1941 года.

В ходе осуществления этих решений были собраны большие людские и материальные резервы. Кроме того, за Урал перенесли значительные производственные мощности, сняв их с территорий, которым угрожала оккупация. Важную роль в этом деле сыграл нарком танковой промышленности В. Малышев. В рамках программы в октябре 1941 года выпуск танков Т-34 начался на заводе «Красное Сормово». Примерно в то же время Харьковский Паровозостроительный завод эвакуировали за Урал, объединив его с нижнетагильским автомобильным заводом. Зимой завод дал первые танки. 25 декабря 1941 года первые 25 машин покинули завод. С июня 1941 по сентябрь 1942 года главным производителем танков Т-34 оставался Сталинградский Тракторный Завод. Прежде чем фронт приблизился к Сталинграду, на СТЗ собрали 3600 танков. В 1942 году выпуск танков организовали на свердловском заводе им. Орджоникидзе. Еще один танковый завод был организован в Челябинске. Этот завод возник в результате слияния эвакуированных ленинградского Кировского завода и харьковского моторостроительного завода. Возникший промышленный комплекс получил название Танкоград.

Огромные усилия прилагались к тому, чтобы увеличить выпуск танков. Темпы выпуска танка Т-34, вооруженного 76,2-мм пушкой нарастали стремительно:

Конструкция танка постоянно совершенствовалась с учетом отзывов, поступающих из танковых частей. Слабым местом танка было место соединения башни с корпусом. Немцы хорошо знали об этом и даже отмечали этот факт в официальных документах. Эту проблему удалось решить очень быстро, наварив вокруг основания башни стальную пластину. Специальные комплекты отправили на фронт для оснащения старых танков. В 1942 году появилась литая башня для Т-34, которую стали устанавливать на танки наряду со сварной. Вместо одного большого люка в крыше башни сделали два круглых меньшего размера. Зимой 1942/43 года начался выпуск упрощенной шестигранной башни. Летом 1943 года появилась башня с командирской башенкой. Командирская башенка обеспечила круговой обзор с места командира, что заметно улучшило боевую ценность танка. С другой стороны, вплоть до 1943 года не удалось все танки оснастить радиостанциями. В 1942 году на «тридцатьчетверки» начали ставить опорные катки без резинового бандажа. Позднее, когда поставки резины удалось наладить, резиновый бандаж появился сперва на первом и последнем опорном катках, а потом обрезини-вать начали все катки. Изменилась конструкция гусениц. Гусеничные траки начали изготавливать методом литья, рабочая поверхность траков получила больше выступов. Надежность трансмиссии возросла после того, как на Т-34 начали ставить пя-тискоростную коробку передач.

В 1943 году на базе Т-34 создали новый танк - Т-43. Вооружение, двигатель, коробка передач и ходовая часть остались прежними. Однако подвеску опорных катков сменили на торсионную, поскольку спиральные пружины подвески Т-34 занимали слишком много внутреннего пространства машины.

Броню Т-43 усилили по сравнению с Т-34 (75 мм лоб и борта корпуса, 90 мм башня). Боевая масса машины выросла до 34 тонн, что несколько ухудшило ходовые качества танка. Однако командование танковых войск не одобрило новой машины, поэтому дальнейшие работы над Т-43 прекратили. 76,2-мм пушка уже не отвечала предъявляемым требова-ниям, поэтому требовался танк, имевший, прежде всего, более мощное вооружение, а не бронирование.

Необходимость в новой пушке особенно остро стала ощущаться в 1943 году. Новые немецкие танки несли достаточно толстую броню. Возможностей пушки Ф-34 уже не хватало, а броня танков PzKpfw V (SdKfz 171) «Panther» и PzKpfw IV (SdKfz 181) «Tiger» выдерживала попадание трехдюймового снаряда с любой дистанции. Позднее маршал Советского Союза Катуков описал ожесточенные сражения на Курской Дуге в начале июля 1943 года в своей книге «На острие наступления». Рассказывая о контрнаступлении танков, Катуков пишет: «Какого успеха можно было ожидать от контратаки, когда противник обладал не только количественным, но и качественным превосходством. Нам следовало учесть это с самого начала. «Тигры» могли поражать наши танки из своих 88-мм пушек на расстоянии до 2 км, совершенно невероятном для 76,2-мм пушек наших Т-34. Поэтому противник выиграл огневую дуэль на дальней дистанции... Следовало ли проводить контратаку в таких условиях?.. Первое же донесение с поля боя показало, что мы совершили ошибку».

По данным советской стороны на Воронежском фронте с 5 по 13 июля 1943 года Красная Армия потеряла 1223 танка. 5-я гвардейская армия, находившаяся в резерве Верховного Главнокомандования, вступила в бой 12 июля, потеряв за первый день боев 377 танков и самоходных установок. Некоторые танковые корпуса потеряли до 60% парка бронетехники, в основном танки Т-34.

Боевые качества 76,2-мм пушки Ф-34 удалось немного подправить с помощью подкалиберных снарядов БР-350П. На дистанции 500 метров снаряд пробивал броню толщиной 92 мм, на дистанции 1000 метров - только 58 мм. Но принципиально проблема не решалась. Танку Т-34 требовалось новое оружие. В качестве замены Ф-34 выбрали длинноствольную пушку калибра 85 мм. Так появился танк Т-34/85.