板厚度相当于三角型的斜边，因此T-34坦克45毫米厚32度斜角的正面装甲，防护能力相当于90毫米，而49度斜角的侧面装甲也相当于54毫米。这样的正面装甲，直接导致1941年德国坦克装备的任何火炮在500米距离上都无法穿透。

当欧洲各国的坦克炮还停留在40－50毫米口径的水平时，T-34从一开始就装备了一门76毫米L/30.5加农炮L-11，到1941年又换装了76毫米F-34型L/42加农炮。F-34型加农炮使用普通穿甲弹时，500米距离上可穿透69毫米均质钢板，1000米距离上可穿透61毫米钢板，当时的德国坦克没有一样能够抵挡这样猛烈的火力。

F-34加农炮还可发射高爆和破片弹攻击软目标，因此具备支援步兵进攻的能力。一辆T-34坦克通常备弹77发，包括19发穿甲弹，53发高爆弹，和5发破甲弹。1943年改进型T-34的容弹量增至108发。

苏联设计师莫罗佐夫特地为T-34研制了著名的12缸39升V2柴油发动机，功率500马力，使其公路最高时速达到55公里。V2柴油发动机的另一个优点是省油，T-34坦克油箱容量60升，车身两边各挂一个容量39升的后备油箱，行程可达540公里。相比之下，德国4型坦克才160公里，而虎式坦克跑100公里就得加油。

但柴油发动机的缺点就是废气排放浓烟滚滚，坦克无法隐蔽。而且T-34另外一方面润滑油备量是145公里而且也要受抛锚率的折磨，因此仍然不可能一次开行数百公里。和先前的BT-7一样，T-34使用美国专利的克里斯蒂底盘，这种底盘的负重轮轴上面装有巨型减震弹簧，可承受剧烈的上下颠簸。

T-34的履带将近50公分宽，而德国坦克的履带通常只有30公分宽。以上优点使T-34具有超强的越野机动能力，这是苏军装甲部队大纵深攻击战术的硬件基础。在冰天雪地的东线战场，T-34可在雪深一米的冰原上自由驰骋，被德军称为“雪地之王”。

1942年虎式坦克出现后，苏军发现现役坦克中无一可在正常作战距离对虎式坦克构成正面威胁，因此作为主力坦克的T-34的改装计划立即提上日程。1943年年中，准备了四种不同型号的85mm火炮参加测试，分别是D5-T，S-53，S-50和LB-85。两轮冗长的评测后，S-53测试胜出。

但最早的要求是将S-53安装在标准的T-34/76炮塔（座圈直径1420mm）。尝试显然失败了。随之产生了对新炮塔的需要，112厂，183厂都参与设计。新炮塔参考而非抄袭了T-43的炮塔。112厂首先做好了准备，但是紧接着发现要将S-53装入，要做大的修改。

在此期间安装D5-T作为临时解决办法。新的型号采用了源于52KM193985毫米高射炮的D5-T型85毫米坦克炮，倍径51.5（最早在第112厂生产的装备此种火炮的型号被称为T-34/85M1943，其实1944年1月才走下生产线），同期S-53炮后来进一步改进，改良了制退机，身管壁更薄，称为ZIS-S-53，倍径54.6（T-34/85M1944，同样是52K高炮的衍生型号，根据资料来源的不同，ZIS-S-53的批产时间有说是1944年的3月，有说是夏季，有说是10月），大大加强了火力，从而得以对虎式坦克构成一定威胁（但仍处于劣势）。T-34/85对装甲也有一定的改进，上部车体全向45毫米（原来T-34上车体侧部，后部为40毫米）。T-34/85的另一项重要改进便是那重新设计的新型炮塔（源于流产的T-43，座圈直径1600mm），炮塔空间大增，并根据战斗中得到的经验增加了装填手从而将车长从指挥－装填的双重任务中解放出来，极大提高了作战效率。由于加大的炮塔，德军常把T-34/85称为“大脑袋T-34”。

对T-34/85进行总装的工厂是位于高尔基