В октябре 1938 года завод представил чертежи и макеты двух разработанных согласно решению комиссии АБТУ вариантов: колесно-гусеничного А-20 и гусеничного А-20Г, которые были рассмотрены Главным военным советом РККА 9 и 10 декабря 1938 года. Рассмотрение их Комитетом Обороны СССР состоялось 27 февраля 1939 года. Оба проекта были утверждены, а заводу предложили изготовить и испытать опытные образцы танков А-20 и А-32 (такой индекс к тому времени получил А-20Г).

К маю 1939 года опытные образцы новых танков изготовили в металле. До июля обе машины проходили в Харькове заводские испытания, а с 17 июля по 23 августа — полигонные. 23 сентября на полигоне в Кубинке состоялся показ танковой техники руководству Красной Армии. По результатам испытаний и показа было высказано мнение, что танк А-32, имевший запас по увеличению массы, целесообразно защитить более мощной 45-мм броней, соответственно повысив прочность отдельных деталей.

Впрочем, в это время в опытном цехе завода № 183 уже велась сборка двух таких танков, получивших заводской индекс А-34. Одновременно в течение октября — ноября велись испытания танка А-32, догруженного до 24 т металлическими болванками. 19 декабря 1939 года догруженный танк А-32 был принят на вооружение Красной Армии под индексом Т-34. Первая производственная программа на 1940 год предусматривала выпуск 150 танков. Однако этот план вскоре был увеличен до 600 боевых машин. План на 1941 год предусматривал выпуск 1800 танков Т-34 на заводе № 183 и 1000 — на СТЗ. Ни тот, ни другой план выполнен не был. За первое полугодие 1941 года военная приемка на заводе № 183 приняла 816 танков Т-34, на СТЗ — 294. Таким образом, оба завода к 1 июля 1941 года сдали армии 1225 танков, причем 58 из них в июне еще находились на территории заводов в ожидании отправки в войска.

Опытный образец колесно-гусеничного танка А-20 во время испытаний. 1939 год

19 сентября 1941 года началась эвакуация завода № 183 на Урал, в Нижний Тагил, на территорию Уральского вагоностроительного завода. На эту же площадку прибыли Московский станкостроительный завод им. С. Орджоникидзе, часть оборудования и сотрудников московских заводов «Красный пролетарий», «Станколит» и др. На основе этих предприятий был образован Уральский танковый завод № 183. Первые 25 танков на новом месте собрали уже в конце декабря из узлов и деталей, привезенных из Харькова.

В конце 1941-го и первой половине 1942 года выпуск танков Т-34 осуществлялся на трех заводах: № 183 в Нижнем Тагиле, СТЗ и № 112 «Красное Сормово». Головным считался завод № 183, как и его КБ — отдел 520 (в некоторых источниках — ГКБ-34) — предполагалось, что все изменения, вносимые в конструкцию Т-34 другими заводами, будут утверждаться именно здесь. На деле все выглядело несколько иначе. Незыблемыми оставались лишь технические характеристики танка, в деталях же машины разных заводов-изготовителей существенно отличались.

Наращиванию выпуска Т-34 в 1942 году способствовало внедрение сначала на заводе № 183, а затем и на других автоматической сварки под слоем флюса, разработанной академиком Е. О. Патоном. 183-й завод оказался лидером в этом деле не случайно — решением СНК СССР Институт электросварки Академии наук УССР был эвакуирован в Нижний Тагил, причем на территорию Уральского танкового завода.

В течение второй половины 1942-го — первой половины 1943 года на Т-34 было введено много изменений и усовершенствований. С осени 1942-го начали устанавливать кормовые наружные топливные баки прямоугольной или бортовые цилиндрической (на танках выпуска ЧКЗ) формы. С конца ноября на танк вернули ведущее колесо с роликами, ввели штампованные опорные катки с резиновыми бандажами. Воздухоочистители «Циклон» начали устанавливаться с января, а пятискоростная коробка передач — с марта — июня 1943 года. Кроме того, до 100 артвыстрелов был увеличен боекомплект, введен вытяжной башенный вентилятор, в 1943 году перископический прицел ПТ-4-7 заменили командирской панорамой ПТК-5, внедрили много других, более мелких усовершенствований, как, например, десантные поручни на башне. Серийное производство танков Т-34 образца 1942 года (так неофициально, но наиболее часто они именуются в литературе) осуществлялось на заводах № 183 в Нижнем Тагиле, № 174 в Омске, «Уралмашзаводе» в Свердловске и ЧКЗ в Челябинске. До июля 1943 года был выпущен 11 461 танк этой модификации.

Опытный средний танк А-32 во время полигонных испытаний летом 1939 года

Опытный образец среднего танка А-34 во время испытаний на НИИБТ Полигоне в Кубинке. Март 1940 года

Летом 1943 года на Т-34 начали устанавливать командирскую башенку. Интересная деталь: свой приоритет в этом вопросе отстаивают в заводских отчетах по танкостроению за период Великой Отечественной войны три завода — № 183, «Уралмаш» и «Красное Сормово». На самом деле тагильчане предложили установить башенку в корме башни за люками и разместить в башне третьего танкиста. Но и двум членам экипажа было тесно в башне Т-34, какой уж там третий! Уралмашевская башенка хоть и размещалась над левым командирским башенным люком, но была штампованной конструкции, и ее тоже отвергли. И лишь литая сормовская «прописалась» на «тридцатьчетверке».

В таком виде танк Т-34 состоял в серийном производстве до середины 1944 года, причем дольше всех его выпускал завод № 174 в Омске.

В конце августа 1943 года на заводе № 112 состоялось совещание, на которое прибыли нарком танковой промышленности В. А. Малышев, командующий танковыми и механизированными войсками Красной Армии Я. Н. Федоренко и ответственные сотрудники наркомата вооружений. В своем выступлении Малышев отметил, что победа в Курской битве досталась Красной Армии дорогой ценой. Вражеские танки вели огонь по нашим с дистанции 1500 м, наши же 76-мм танковые пушки могли поразить «тигров» и «пантер» лишь с дистанции 500–600 м. «Образно выражаясь, — сказал нарком, — противник имеет руки в полтора километра, а мы — всего в полкилометра. Нужно немедленно установить в Т-34 более мощную пушку».

Танк Т-34-85 с 85-мм пушкой С-53 был принят на вооружение Красной Армии постановлением ГКО от 23 января 1944 года. Начиная с февраля к постепенному переходу на выпуск танков с этой пушкой приступил завод № 112, с марта — завод № 183, а с июня — завод № 174.

Первые серийные танки Т-34 поступили в танковые соединения РККА поздней осенью 1940 года. Однако плановая боевая учеба началась лишь весной 1941 года. К сожалению, на освоении нового танка самым негативным образом сказались многочисленные реорганизации танковых войск, проводившиеся в течение двух предвоенных лет.

Так, к началу Великой Отечественной войны относительно боеспособными были только те девять мехкорпусов, к формированию которых приступили летом 1940-го. Но и в них организация боевой учебы в ряде случаев оставляла желать лучшего. Широко практиковалась порочная по своей сути система «сбережения моторесурса техники», при которой экипажи занимались боевой подготовкой на изношенных до предела машинах учебно-боевого парка. При этом новая, более совершенная и зачастую существенно отличавшаяся от танков ранних выпусков боевая техника находилась на хранении в боксах. Было уже мало толку от использования для обучения экипажей БТ-7 танков БТ-2, но этот процесс превращался в полный абсурд, когда в ходе подготовки механиков-водителей для Т-34 новобранцев сажали на старенькие Т-26! Например, к 1 декабря 1940 года в танковых частях Красной Армии имелось всего 37 Т-34. Естественно, что такое количество не могло обеспечить нормального обучения танкистов. К 1 июня 1941 года в западных военных округах имелось уже 832 Т-34, но из этого количества эксплуатировалось только 38 машин! В результате до начала войны удалось подготовить не более 150 экипажей для танков Т-34.