Концепция применения тяжёлых танков в отличие от лёгких и средних в ходе Великой Отечественной войны почти не претерпела изменений: прорыв оборонительных полос и качественное усиление на поле боя лёгких и средних танков. В конце войны основной их задачей стала борьба с тяжёлыми танками противника.
Начало работ по созданию отечественных тяжёлых танков относится к 1929 году, когда группой конструкторов ОКМО под руководством Н. В. Барыкова был разработан проект боевой машины, получившей индекс Т-35.
Изготовленный в 1932 году прототип танка имел массу 42 т, бронирование 30–40 мм и экипаж 10 человек. В пяти башнях устанавливались 76-мм пушка ПС-3, две 37-мм пушки Б-3, а также три пулемёта ДТ. Опорные катки применительно к одному борту группировали попарно в три тележки. Верх главной башни имел округлую форму. Вслед за первым был изготовлен второй прототип, несколько отличавшийся формой башен.
Разработка чертёжной документации серийного танка Т-35 проводилась в 1933 году. В связи с загруженностью завода «Большевик» выпуском танка Т-26 серийное производство Т-35 передали на ХПЗ имени Коминтерна, где в том же году и изготовили первые серийные экземпляры. С 1934 года начался мелкосерийный выпуск.
Танк Т-35 представлял собой пятибашенную боевую машину с двухъярусным расположением вооружения. В трёх башнях устанавливались пушки и пулемёты, в двух — по одному пулемёту. Корпус танка частично сваривался, а частично склёпывался из катаных броневых листов. Башни имели цилиндрическую форму. Центральная башня отделялась от остальной части боевого отделения перегородкой; передние и задние попарно сообщались между собой. Ходовая часть, состоявшая в отличие от прототипов из четырёх двухкатковых тележек, закрывалась броневым фальшбортом.
«Тридцать пятый» выпускался несколькими мелкими сериями, при этом в его конструкцию неоднократно вносились изменения. В 1937 году увеличили толщину брони верхнего и нижнего лобовых и бортовых листов, кормы и башен с 20 до 25 мм. Максимальную мощность двигателя повысили до 580 л. с. Масса танка возросла до 52, а затем и до 55 т. Число членов экипажа на машинах разных серий колебалось от 9 до 11 человек. Последняя партия из 6 машин выпуска 1939 года имела башни конической формы, изменённую конструкцию бортовых экранов, улучшенные уплотнения корпуса. Всего с 1933 по 1939 год изготовили 61 танк. Они состояли на вооружении одной из тяжёлых танковых бригад Резерва Главного командования. Накануне Великой Отечественной войны львиная доля Т-35 находилась в составе 8-го механизированного корпуса и была потеряна в боях в районе Дубно в июле 1941 года.
В середине и конце 30-х годов на базе Т-35 (с использованием ряда агрегатов танка Т-28) в опытном порядке построили самоходно-артиллерийские установки с 203-мм гаубицей Б-4 (СУ-14) и 152-мм пушкой Б-10 (СУ-14А). После изменений и доработки СУ-14 стала именоваться СУ-14–1 и в 1936 году проходила испытания стрельбой и пробегом на полигоне. В конце 1939 года одна из машин СУ-14 со 152-мм пушкой Бр-2 (СУ-14Бр-2) была дополнительно забронирована и отправлена на Карельский перешеек для стрельбы по финским дотам.
В соответствии с постановлением Комитета Обороны СССР в конце 1938 года на Кировском заводе в Ленинграде началось проектирование нового тяжёлого танка с противоснарядным бронированием, получившего название СМК («Сергей Миронович Киров»). Разработкой ещё одного тяжёлого танка, названного Т-100, занимался Ленинградский завод опытного машиностроения имени Кирова — № 185.
Ведущим конструктором танка СМК был А. С. Ермолаев. Первоначальным проектом предусматривалось создание трёхбашенной машины, при этом её масса достигала 55 т. В процессе работы от одной башни отказались, а сэкономленный вес направили на утолщение брони. Параллельно с СМК группа дипломников Военной академии механизации и моторизации имени Сталина, проходивших практику на Кировском заводе, разработала проект однобашенного тяжёлого танка КВ («Клим Ворошилов»). По сути дела, КВ представлял собой уменьшенный по длине на два опорных катка СМК с одной башней и дизельным двигателем.
В августе 1939 года танки СМК и КВ изготовили в металле. В конце сентября оба танка приняли участие в показе новых образцов бронетанковой техники на НИБТПолигоне в подмосковной Кубинке, а 19 декабря тяжёлый танк КВ был принят на вооружение Красной Армии.
Несколько ранее опытные тяжёлые танки придали 20-й танковой бригаде, участвовавшей в боях на Карельском перешейке. Первый бой они приняли 17 декабря при попытке прорыва Хоттиненского укрепрайона «линии Маннергейма». При этом танк СМК подорвался на мине и был оставлен экипажем.
Танк КВ показал себя с лучшей стороны, однако очень быстро выяснилось, что 76-мм пушка Л-11 слаба для борьбы с дотами. Поэтому в сжатые сроки разработали и построили танк КВ-2 с башней увеличенного размера, вооружённый 152-мм гаубицей М-10. К 5 марта 1940 года три КВ-2 были отправлены на фронт.
Фактически серийное производство танков КВ-1 и КВ-2 началось в феврале 1940-го на Ленинградском Кировском заводе. В соответствии с постановлением СНК СССР и ЦК ВКП (б) от 19 июня к выпуску КВ должен был подключиться Челябинский тракторный завод (ЧТЗ). 31 декабря произвели опытную сборку первого КВ уральского производства. Одновременно в Челябинске началось строительство специального корпуса для сборки тяжёлых танков. Следует отметить, что, начиная с ноября, в танк КВ-1 вместо пушки Л-11 начали устанавливать 76-мм пушку Ф-32 производства Горьковского завода № 92.
Планом опытных работ на 1940 год предусматривалось создание новых образцов танка КВ. Так, к 1 ноября предполагалось изготовить два КВ с бронёй 90 мм: один с пушкой Ф-32, другой — с пушкой 85 мм. К 1 декабря — два КВ с бронёй 100 мм и с аналогичным вооружением. Эти танки были построены и получили обозначение КВ-3 (объекты 220, 221, 222).
План производства на 1941 год предусматривал выпуск 1200 таких машин. Из них на Кировском заводе — 1000 (400 КВ-1, 100 КВ-2, 500 КВ-3) и 200 КВ-1 на ЧТЗ. Однако война внесла свои коррективы, в частности к производству КВ-3 так и не приступили. Что же касается выпуска КВ-1 на ЧТЗ, то до 22 июня там собрали всего несколько танков. Всего же в 1940 году было построено 243 машины, а в первом полугодии 41-го — 393.
Корпус танка сваривался из катаных броневых листов. Башня изготавливалась в двух вариантах — сварном и литом. В свою очередь, сварных башен также было две — с прямоугольной и закруглённой кормой. Максимальная толщина брони у сварных башен достигала 75 мм, у литых — 95 мм. В первый год войны толщину брони башни довели до 105 мм. На танках более раннего выпуска броневую защиту усиливали 25-мм экранами, которые крепились к корпусу и башне болтами (не совсем понятно, зачем это делалось — в 1941 году бронирование КВ-1 было и без того избыточным). На танках первых выпусков устанавливалась 76-мм пушка Л-11, затем Ф-32 того же калибра, а с осени 1941 года — 76-мм пушка ЗИС-5. Кроме того, танк вооружался тремя пулемётами — спаренным, курсовым и кормовым. На части танков ставился и зенитный пулемёт ДТ.
Основное отличие танка КВ-2 состояло в установке новой башни больших размеров. Общая высота его достигла 3240 мм. В башне, в маске, закрытой снаружи броневым кожухом, располагались 152-мм танковая гаубица М-10 образца 1938/40 года и спаренный с ней пулемёт ДТ. В её задней части имелась дверца, рядом с которой в шаровой опоре размещался ещё один ДТ. На танке сохранился также и курсовой пулемёт в лобовом листе корпуса. Для стрельбы использовались телескопический прицел ТОД-9, перископический — ПТ-9 и командирская панорама ПТ-К. Боекомплект состоял из 36 выстрелов раздельного заряжания и 3087 патронов. Силовая установка, силовая передача, ходовая часть, электро- и радиооборудование — такие же, как и на КВ-1. Танк КВ-2 выпускался в ограниченном количестве и состоял в производстве в 1940–1941 годах. После начала Великой Отечественной войны его выпуск был прекращён.
В этот же период велись проектные разработки танков со 107-мм пушкой: КВ-4 (объект 224) и КВ-5 (объект 225), 152-мм самоходной установки (объект 212), ремонтно-эвакуационного тягача (объект 214 и танка-электротральщика (объект 218), в которых широко использовались узлы и агрегаты танков КВ-1 и КВ-2.
Во втором полугодии 1941 года выпуск танков на Кировском заводе существенно возрос. К производству многих узлов и агрегатов подключились такие крупные ленинградские предприятия, как Ижорский и Металлический заводы, завод «Русский дизель» и другие. Из-за отсутствия дизелей В-2 танки КВ-1, так же как и Т-34, некоторое время выпускались с бензиновыми двигателями.
Однако в условиях блокады продолжать выпуск танков было невозможно. Поэтому с июля по декабрь в несколько этапов проводилась эвакуация завода из Ленинграда в Челябинск. 6 октября Челябинский тракторный был переименован в Кировский завод Наркомтанкопрома — ЧКЗ, ставший единственным заводом-изготовителем тяжёлых танков вплоть до конца Великой Отечественной войны.
В 1942 году танк КВ-1 сменили в производстве на модернизированный вариант — КВ-1с («с» — скоростной). Масса танка была снижена до 42,5 т за счёт уменьшения толщины броневых листов корпуса, массы агрегатов силовой передачи и ходовой части (гусеница сужена до 608 мм), а также уменьшения габаритных размеров башни. Башня — литая, новой обтекаемой формы, с командирской башенкой. Вооружение осталось прежним. Боекомплект сначала состоял из 94 выстрелов, позднее его удалось довести до 114. На КВ-1 с была установлена и новая коробка передач с демультипликатором, обеспечивавшая восемь передач вперёд и две назад.
КВ-1с приняли на вооружение 20 августа 1942 года. С сентября 1943 года в войска начал поступать новый вариант КВ — «85».
Его появлению предшествовала неудачная попытка установить 85-мм пушку в штатную башню танка КВ-1с. Для установки пушки такого калибра потребовалось создание новой литой башни больших размеров и расширение подбашенной коробки. Боекомплект 85-мм пушки Д-5Т составлял 70 выстрелов. Экипаж сократился до 4 человек (за счёт стрелка-радиста). Курсовой пулемёт был жёстко закреплён в лобовом листе корпуса — огонь из него вёл механик-водитель. Силовая установка, трансмиссия и ходовая часть оставались полностью унифицированными с танком КВ-1с.
В 1942 году на базе КВ-1 построили опытные образцы самоходной артиллерийской установки КВ-7 с двумя пушками ЗИС-5 и тремя пушками — одной ЗИС-5 и двумя калибра 45 мм. По замыслу конструкторов, удвоение и утроение вооружения должно было компенсировать недостаток танков в войсках. В опытном порядке создали и танк КВ-9, вооружённый 122-мм гаубицей У-11.
В 1942–1944 годах в серийном производстве состояла самоходная артиллерийская установка СУ-152 (КВ-14), построенная на базе танка КВ-1с и вооружённая 152-мм гаубицей-пушкой МЛ-20.
На базе танков КВ-1, а затем и КВ-1с с апреля 1942 года выпускался огнемётный танк КВ-8. Корпус остался без изменений, в башне же вместо 76-мм пушки установили 45-мм образца 1934 года с маскировочным кожухом, воспроизводящим внешние очертания 76-мм пушки. Боекомплект пушки состоял из 88 выстрелов. Рядом с пулемётом, спаренным с пушкой, устанавливался огнемёт АТО-41. На танке КВ-8 на базе КВ-1с спаренный пулемёт был изъят.
За период с 1940 по 1943 год Ленинградский Кировский и Челябинский Кировский заводы выпустили 4775 танков КВ всех модификаций. Они состояли на вооружении танковых бригад смешанной организации, а затем были сведены в отдельные танковые полки прорыва. КВ принимали участие в боевых действиях Великой Отечественной войны вплоть до её завершающего этапа.
Первый вариант тяжёлого танка ИС («Иосиф Сталин») с 85-мм пушкой Д-5Т (объект 237) был разработан летом 1943 года на Челябинском Кировском заводе под руководством ведущего конструктора Н. Ф. Шашмурина. 7 августа постановлением ГКО танк приняли на вооружение. Серийное производство ИС-1 (или ИС-85) началось в конце октября.
При массе в 44 т, незначительно превосходившей массу танка КВ-1с, новая боевая машина имела более толстую броню. Башня, лобовая деталь и подбашенная часть корпуса выполнялись литыми. Установка малогабаритных планетарных механизмов поворота (ПМП) конструкции А. И. Благонравова позволила уменьшить ширину корпуса ИС-1 на 18 см по сравнению с КВ-1с.
Почти одновременно с ИС-1 началось производство более мощно вооружённой модели — ИС-2 (объект 240). Только что созданная 122-мм танковая пушка Д-25Т (первоначально имевшая поршневой затвор) с начальной скоростью снаряда 781 м/с позволяла поражать все основные типы немецких танков на всех дистанциях боя. В опытном порядке на танке ИС устанавливались 85-мм пушка большой мощности с начальной скоростью снаряда 1050 м/с и 100-мм пушка С-34.
В начале 1944 года производство танка ИС-1 прекратили (выпущено 107 машин). С этого момента в производстве состоял только ИС-2. Вскоре на нём изменили прицельные приспособления (в частности был изъят перископический прицел ПТК-5) и расширили броневую маску пушки. С середины 1944-го ИС-2 начали выпускаться с наклонной лобовой частью корпуса без смотрового люка механика-водителя (так называемой «пробки»), но со щелью, закрытой стеклоблоком. Кроме того, был введён крупнокалиберный зенитный пулемёт ДШК, который, впрочем, устанавливался не на всех танках. В таком виде ИС-2 принял участие в заключительных сражениях второй мировой войны. После выпуска 3483 танков в середине 1945 года производство его прекратили.
Танки ИС-2 поступали на вооружение отдельных тяжёлых танковых полков, которым уже при формировании присваивалось наименование «гвардейский». В начале 1945 года были сформированы несколько отдельных гвардейских тяжёлых танковых бригад, включавших по три тяжёлых танковых полка каждая.
На базе танков ИС серийно строились САУ ИСУ-152, ИСУ-122 и ИСУ-122С, а также создан ряд опытных образцов САУ с орудиями калибров 122, 130 и 152 мм (объекты 243, 247, 251 и др.).
Тяжёлый танк ИС-3 (объект 703) был разработан в 1944–1945 годах на Опытном заводе № 100 в Челябинске. Ведущий конструктор машины — М. Ф. Балжи. Серийное производство началось в мае 1945 года, в течение которого было выпущено 1170 боевых машин.
Корпус танка сваривался из катаных броневых листов. Лобовые листы корпуса устанавливались с двойным наклоном под большим углом к вертикали. Механик-водитель размещался впереди по оси машины. За его сиденьем, в днище, находился запасной люк. Башня — литая, приплюснутой сферической формы. В крыше башни имелся большой овальный люк, закрываемый двумя крышками. В правой крышке закреплялся смотровой прибор заряжающего — МК-4, в левой располагался командирский люк наблюдения, закрытый круглой вращающейся крышкой, в которой находился смотровой прибор командира ТПК-1.
Механизм поворота башни — планетарный, с ручным и электрическим бесступенчатым приводами. Электропривод был оборудован системой командирского управления; командир мог, удерживая цель в поле зрения своего смотрового прибора, нажать на кнопку, установленную на приборе, и повернуть башню в заданном направлении по кратчайшему пути. При совпадении линии визирования с осью канала ствола башня останавливалась.
При разработке проекта танка ИС-3 были учтены выводы комиссии, которая исследовала во фронтовых условиях боевые повреждения танков в ходе Курской битвы. Обращало на себя внимание массовое поражение лобовых элементов корпуса и башни. Поэтому решили проработать на базе танка ИС-2 новую конструкцию башни и корпуса для создания обтекаемой формы и резко дифференцировать броневую защиту. По башне эту работу осуществлял конструктор Кручёных, а по корпусу — конструктор Малинин. При этом следует отметить, что прототип танка ИС-3 имел прямой наклонный лобовой лист, как у Т-34.
Однако при проектировании ИС-3 был допущен целый ряд конструктивных просчётов и ошибок. Поэтому уже в 1946 году создали комиссию по анализу дефектов этого танка, к которым относились выход из строя двигателя, коробки передач, элементов бронекорпуса в районе моторно-трансмиссионного отделения и др. С учётом этих недостатков все танки ИС-3 были подвергнуты модернизации и переделкам по программе УКН (устранение конструктивных недостатков), однако так и не были доведены до необходимого уровня требований эксплуатации. В середине 1946 года танк сняли с производства.
Танки ИС-3 вопреки расхожему мнению не применялись в боевых действиях второй мировой войны. 7 сентября 1945 года один танковый полк, вооружённый этими боевыми машинами, принял участие в параде частей Красной Армии в Берлине в честь победы над Японией и произвёл сильное впечатление на наших западных союзников.