Тяжелый танк прорыва КВ был неуязвим для огня большинства противотанковых средств немцев, даже бомбардировка с воздуха не могла причинить ему большого вреда, за исключением прямого попадания авиабомбы. Единственным немецким орудием, пробивавшим броню КВ, была 88-мм зенитная пушка, имевшая очень высокую начальную скорость снаряда. Для усиления брони на вновь выпускаемые танки стали навешивать дополнительную броню (экранировать). Бронелисты крепили по бокам башни болтами. Производство КВ было чрезвычайно дорогим и трудоемким. Корпус и башня собирались из броневых элементов на заклепках и гужонах, в 75-мм броне требовалось просверлить более 1000 отверстий диаметром 25-30 мм, в 600 из них нарезать резьбу. Вот почему с начала выпуска конструкторы и технологи усиленно занимались упрощением элементов танка, снижением трудоемкости. Особое значение имела электросварка, благодаря которой можно было полностью отказаться от трудоемкой клепки. Упрощались различные элементы - люки, траки гусениц, что позволяло производить их методом штамповки. Детали, ранее изготовлявшиеся из кованого железа, теперь изготавливались из катанных заготовок. И вариант КВ, который начали в конце 1941 года выпускать в Челябинске, имел упрощенный корпус и литую башню. На нем стояла 76-мм пушка ЗИС-5, более простая, чем устанавливавшаяся раньше Л-11. Он по-прежнему оставался самым мощным нашим танком, противостоящим немецкой бронировананной технике.
Но уже в 1942 году он это свое преимущество начал терять. У противника появились мощные самоходные артиллерийские установки, предназначенные для борьбы с тяжелыми советскими танками. КВ, будучи высоким и маломаневренным, стал превращаться в удобную мишень для врага. К тому же у немцев появился подкалиберный бронебойный снаряд и появились с более высокой начальной скоростью снаряда. В этих условиях особую роль стал играть средний танк Т-34, более скоростной, маневренный и простой в производстве, но при этом равный танку КВ по бронезащите и огневой мощи. Пушки на них стояли одинаковые.
В июле 1942 года на ЧКЗ началась организация массового выпуска "тридцатьчетверок" при сохранении выпуска тяжелых танков. Была капитально переоборудована линия главного конвейера, на которой прежде собирались трактора. Значительную помощь в развертывании нового производства оказали откомандированные из Нижнего Тагила ведущие специалисты Уральского танкового завода. Уже 5 августа на сборку поступили первые узлы, а 22 августа с конвейера сошел первый танк Т-34.
Советская техника тоже совершенствовалась. В Челябинске основу конструкторского бюро ЧКЗ составили специалисты Ленинградского Кировского завод, на Уральском танковом заводе развернуло работу конструкторское бюро, эвакуированное вместе с Харьковским заводом. В конструкторском бюро ЧКЗ под руководством главного конструктора Ж. Я. Котина создавались перспективные модели тяжелого танка: КВ-7, КВ-8 и КВ-9. В экспериментальном танке КВ-7 вместо вращающейся башни была установлена неподвижная броневая рубка, а в ней две спаренных пушки. Имелся вариант и с тремя орудиями. Они могли вести залповый огонь или стрелять раздельно. В башне танка КВ-8 был установлен танковый огнемет АТО-41, выбрасывающий струю глрючей смеси на расстояние до 100 метров. Для того, чтобы разместить огнемет, пришлось 76-мм пушку заменить на более слабую 45-мм. В январе 1942 года после показа опытных образцов на подмосковном полигоне КВ-8 был принят к производству. На танк КВ-9 устанавливалась мощная 122-мм пушка-гаубица конструкции Ф. Ф. Петрова.
Весной 1942 года КБ Ж. Я. Котина приступило к проектированию нового танка, который при массе и скорости движения среднего танка, имел бы огневую мощь и бронезащиту тяжелого. Поскольку выявилось серьезное преимущество Т-34 по сравнению с тяжелым КВ, следовало создать принципиально новую боевую машину прорыва. Но работа над перспективной моделью КВ-13 была приостановлена. Обстановка на фронте не позволяла перестраивать производство, поэтому было решено без остановки серийного производства проводить модернизацию КВ. Для облегчения машины, снизили её высоту, уменьшили толщину бортовой брони и металлоемкость гусениц. Модернизировали многие узлы и агрегаты. В результате удалось уменьшить массу танка на 5 тонн, а скорость движения возросла с 34 км/час до 43 км/час. Новая модификация, получившая индекс КВ-1С хорошо показала себя в контрнаступлении под Сталинградом.
В то же самое время конструкторское бюро Уральского танкового завода под руководством А. А. Морозова работало в противоположном направлении. Если на ЧКЗ тяжелому танку пытались придать качества среднего, то здесь, наоборот, пытались средний танк поднять до уровня тяжелого - усилить броню, ввести торсионную подвеску и т. д. Но работу над новым танком Т-43 тоже пришлось прервать и сосредоточиться на усовершенствовании "тридцатьчетверки". Опыт боевых действий показал, что конструкция танка нуждается в ряде доработок. В частности, была сконструирована командирская башенка для улучшения наблюдения из танка, устанавливалась более мощная радиостанция, устанавливались дополнительные баки для увеличения запаса хода, к башням и корпусам приваривались поручни для десанта. Было разработано конструктивное решение размешщения в башне огнемета АТО-41.
В октябре 1942 года ГКО постановил начать работы по созданию самоходных артиллерийских установок двух типов. Один предназначался для сопровождения и огневой поддержки танков, он должен был быть вооружен 122-мм гаубицей и иметь бронезащиту, как у Т-34. Второй предназначался для непосредственной огневой поддержки пехоты, должен был нести легкую броню и 76-мм пушку.
Уже в конце октября из Челябинска в Свердловск приехал Ж. Я. Котин, который кроме должности главного конструктора ЧКЗ занимал ещё и должность заместителя наркома танковой промышленности. Ознакомившись с производством танка Т-34 на "Уралмаше", проанализировав поступившие предложения и идеи, Котин рекомендовал в качестве основы для САУ взять шасси танка Т-34. Для вооружения решили взять качающуюся часть полевой дивизионной гаубицы М-30 калибра 122 мм. Для выполнения проектного задания в кратчайшие сроки было применено скоростное проектирование при тесном взаимодействии с технологами и производственниками. В течение считаных недель была изготовлена опытная партия самоходных установок СУ-122. Их продемонстрировали руководству страны, и уже в декабре самоходка была принята к производству. Вскоре 25 первых СУ-122 с экипажами, составленными из уральцев, отправились на Волховский фронт.
1943 год по замыслу Гитлера должен был стать переломным, естественно, в пользу Германии. Немецкие конструктора спешно разрабатывали новые модели тяжелых танков и штурмовых орудий. Модернизировались ранее выпущенные машины, усиливалась броня, устанавливались пушки большего калибра или с длинным стволом для увеличения начальной скорости снаряда. К началу Курской битвы германские бронетанковые силы были оснащены различными модификациями "Тигров" и "Пантер", "Элефантами" и "Фердинандами". Они имели мощное бронирование и калибры пушек 75-, 88 - и 128 мм.
Наши конструктора и производственники тоже готовились к новым боям. Продолжалась разработка новых танков и модернизация самоходных установок, наращивался выпуск тяжелых и средних боевых машин. Стало больше внимания уделяться качеству выпускаемой продукции. В конце ноября 1942 года в конструкторском бюро ЧКЗ началась разработка конструкции тяжелой самоходной установки, вооруженной мощной пушкой-гаубицей МЛ-20-с калибра 152 мм. В этой работе принимал участие практически весь состав КБ, возглавлял её Л. С. Троянов. Уже в ноябре, менее чем через месяц, начался выпуск рабочих чертежей. А к 25 января 1943 года уже был собран опытный образец. К 7 февраля он был успешно испытан по полной программе, и самоходку приняли на вооружение. Таким образом весь путь от первого штриха карандашом до запуска в серию боевой машины занял всего два с половиной месяца - рекордный срок. К началу марта была изготовлена первая партия из 35 самоходных установок САУ-152, поступивших на вооружение самоходно-артиллерийских полков. В июле 1943 года они успешно бородись с "тиграми" под Курском.
После завершения работы на САУ-152 конструкторы ЧКЗ приступили к инициативной разработке нового тяжелого танка ИС (Иосиф Сталин). Отдельные узлы ходовой части и гусеницы были взяты от танка КВ. Но совсем иначе подошли к конструкциям корпуса и башни, к установке приборов и вооружения. Вводился оригинальный механизм поворота башни - планетарного типа, разработанный А. И. Благонравовым. Проектные работы по танку ИС возглавил заместитель главного конструктора М. Ф. Балжи. Была взята за основу укороченная ходовая часть проектировавшегося ранее танка КВ-13. Опытные образцы были изготовлены в двух вариантах - с 76-мм пушкой и 122-мм пушкой гаубицей. Появление у немцев "тигров" заставило ускорить работы по разработке нового тяжело танка с мощным вооружением. Поэтому на третий опытный образец танка ИС установили 85-мм длинноствольную пушку конструкции В. Г. Грабина.
