1943年秋天起，针对德国已经出现豹式和虎式坦克，T-34安装85毫米炮，加强了装甲，定名T-34/85型坦克。无线电通讯设备成为标配，增加了一名装填手。12月15日，T-34/85被批准投入大量生产，取代T-34/76成为战争后期苏军机械化部队主力装备。

T-34坦克无论在装甲、火力还是动力方面都堪称均衡。车身装甲厚度都是45毫米，和德国的3、4型坦克相当，但正面装甲有32度的斜角，侧面也有49度。

炮塔是铸造而成的六角型，正面装甲厚度60毫米，侧面也是45毫米，车身的斜角一直延伸到炮塔，因此T-34从正面看几乎是一个直角三角形。斜面装甲有两点好处，首先炮弹击中后容易弹开（即"跳弹"），威力大减；其次根据三角原理，一枚水平射来的炮弹，击中斜面装甲以后，需要穿过的钢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。