Помимо серийного производства, завод продолжал вести и некоторые опытные работы. Так, в конце июля была спроектирована установка огнемёта в танке КВ. Эта машина в документах завода проходила как КВ-6. В её разработке участвовали инженеры завода № 174 им. Ворошилова И. А. Аристов, Елагин и другие. Огнемёт на КВ-6 устанавливался справа от водителя в лобовом листе корпуса в специальной бронировке. Дальность действия струи достигала 40–50 м, количество выстрелов составляло 10–12. Испытывали КВ-6 непосредственно на линии фронта, подошедшей к этому времени к пригородам Ленинграда. Количество изготовленных танков неизвестно, по разным источникам их число колеблется от одного до нескольких штук.

Танк КВ-1 с литой башней и корпусом, выпускавшийся заводом № 200. Весна 1942 года.

После захвата немцами Красного Села немецкая артиллерия получила возможность обстреливать Кировский завод. Артиллерийские налёты проводились регулярно то на один, то на другой цех. Предприятие превратилось в завод-фронт, только несколько километров отделяли его от передовой линии немецких войск. По стратегическим соображениям танковое производство перевели в более безопасное место — на Выборгскую сторону, на завод № 371 им. Сталина, где осуществлялись ремонт и восстановление повреждённых танков. Туда же перевозится часть оборудования, направляются инженеры и рабочие-танкостроители, которые приступают к сборке и ремонту машин. В ходе ремонта часть КВ-1 была оснащена дополнительными броневыми листами (или, как называли их в то время, — экранами). Броневые листы толщиной 25–35 мм крепились к бонкам, приваренным на бортах корпуса и башни с помощью болтов.

Производство танков в Ленинграде становится всё более затруднительным. В конце сентября Ижорский завод прекращает поставку новых бронекорпусов и башен, поскольку линия фронта подходит вплотную к территории завода. Завод им. Сталина, по мере израсходования запаса корпусов, башен и двигателей, перешёл только на ремонт боевых машин. 18 октября был собран последний танк КВ в городе на Неве. Всего, начиная с июля 1941 года, на ЛКЗ было изготовлено 444 танка КВ.

После того как в начале сентября Ленинград оказался в кольце блокады, принимается решение об ускорении эвакуации Кировского завода на Урал. Ещё в начале июля туда вывезли всю конструкторско-технологическую документацию, а также направили бригаду конструкторов и технологов во главе с Н. Л. Духовым. Люди считали, что едут в командировку помочь наладить производство тяжёлых танков и вернуться. Даже зимних вещей не брали, думая, что до осени враг будет, безусловно, разгромлен. В течение июля — августа на Урал было отправлено 12 313 вагонов со станками, инструментом и оборудованием. С последними эшелонами до 29 августа, когда прервалось железнодорожное сообщение с Ленинградом, удалось отправить 525 станков. Позже вывоз оборудования и работников завода вёлся судами по Ладожскому озеру и самолётами. До ноября месяца таким образом было вывезено не менее 11 тыс. человек.

Танк КВ-1 с литой башней производства УЗТМ. Манежная площадь в Москве. Январь 1942 года.

Танк КВ-1 с установками КРАСТ-1 (короткая артиллерийская ракетная система танковая). Челябинск, завод № 100, лето 1942 года. На направляющей, смонтированной на надгусеничной полке, виден 82-мм реактивный снаряд.

Постановлением ГКО № 734 от 4 октября 1941 года в составе Наркомата танковой промышленности был создан Уральский комбинат по производству тяжёлых танков КВ, в который вошли ЧТЗ, УЗТМ, Уральский турбинный завод и эвакуированный из Харькова завод № 75. Этим же постановлением ЧТЗ был переименован в Челябинский Кировский завод (ЧКЗ). Впрочем, название «Уральский комбинат по производству тяжёлых танков КВ» не прижилось, вскоре огромный завод получил неофициальное название «Танкоград».

Сборочный цех Челябинского Кировского завода, весна 1942 года. Хорошо видно, что в процессе сборки находятся танки как с литыми башнями, так и со сварными упрощённой формы. Большинство машин имеет также и упрощённую кормовую часть корпуса.

Благодаря принятым мерам осенью 1941 года в Челябинске удалось развернуть массовый выпуск танков КВ. В конце октября из-за отсутствия пушек Ф-32, изготовление которых на Кировском заводе в Ленинграде было прекращено, танки стали вооружать 76-мм орудием ЗИС-5. Это был вариант пушки Ф-34, приспособленный для установки в КВ. ЗИС-5 отличалась от Ф-34 конструкцией элементов люльки и бронемаской.

Для расширения производства бронекорпусов для танков КВ постановлением ГКО от 13 ноября 1941 года на базе цехов завода № 78 им. Орджоникидзе в Челябинске был создан «броневой завод с присвоением ему № 200 и включением в комбинат тяжёлых танков». Его директором назначили М. Попова, до этого возглавлявшего Ижорский завод в Ленинграде. Всё это позволило в ноябре дать фронту 110 танков КВ, а в декабре — 213.

С целью экономии проката и сокращения сварочных работ башни танков после успешных испытаний обстрелом опытных образцов стали изготавливаться литыми. Снарядостойкость таких башен была ниже, чем у сварных. Поэтому толщина стенок литой башни составляла 110 мм, а не 75 мм — как у сварной. Обеспечение боевых машин штампованными траками, которых теперь требовалось сотни тысяч, столкнулось с огромными трудностями — не хватало молотов большой мощности. В результате изучения данной проблемы и проведённых испытаний было решено собирать гусеницы из двух типов траков — цельных с гребнями и составных — из двух половин, которые устанавливались в каждой гусенице поочерёдно. В дальнейшем удалось освоить производство литых траков, не уступавших по своим качествам штампованным. Из-за отсутствия фрикционного материала феродо для главного фрикциона стали применять стальные диски. Такие фрикционы не являлись полноценной заменой, но, тем не менее, они, правда, с некоторыми затруднениями, обеспечивали работу трансмиссии танка. После принятия мер по организации производства дисков с накладками феродо главные фрикционы снова стали выпускаться с этими дисками вместо стальных. В период освоения на ЧКЗ производства дизеля В-2, в ноябре — декабре 1941 года, изготовили 130 танков КВ-1 с карбюраторным двигателем М-17.

В конце 1941 года в СКБ-2 на базе танка КВ-1 были разработаны огнемётный танк КВ-8, химический танк КВ-12, а также совместно с конструкторским бюро УЗТМ — артиллерийская самоходная установка КВ-7 и танк КВ-9. Танк КВ-8 выпускался серийно, химический танк КВ-12 и самоходная установка КВ-7 остались в опытных образцах.