Na początku 1943 r. przeprowadzono pierwsze próby przezbrojenia T-34 w działo 85 mm. Była to konieczność by sprostać potężniejszym niemieckim czołgom. Pracę nad nowym działem prowadzono w fabryce Nr.9 do maja 1943 r. ukończono plany nowego działa D-5T 85 mm. Latem 1943 wyprodukowano pierwszy prototyp działa D-5T 85 mm lecz do zamontowania jego na T-34 była potrzebna większa wieża.
Nad nową wieżą pracowano w fabrykach nr. 112 „Krasnoye Sormovo” i fabryce Nr.183. Owocem tych prac były dwie bardzo podobne wieże które bardzo przypominały wcześniejszą wieże użytą na czołgu T-43. Jednak pomimo tego że działo zostało zamontowane lecz problem pojawił się w zbyt silnym odrzucie działa podczas strzelania. Pod koniec 1943 r. wyprodukowano nowe działo S-53 85 mm, które po testach okazało się być lepszym od D-5T.
T-34 po modernizacji otrzymał oznaczenie T-34-85. Czołgi te były uzbrojone w działa S-53 85 mm lub ZIS-S-53 85 mm zależnie od fabryki. Wieżyczka obserwacyjna w nowych wieżach była przesunięta na tył wieży. Radiostacja została przeniesiona do wieży. Zastosowano nową optykę MK-4 z maskownicami. Później zaczęto montować na nadwoziu zapasowe gąsienice. Zamontowano również wyrzutnie pocisków dymnych. W takcie produkcji wprowadzano nieznaczne zmiany w konstrukcji czołgu zależnie od fabryki w której był produkowany.
Wiosną 1944 r. rozpoczęto pracę nad wzmocnieniem pancerza w czołgach T-34-85. Pracę prowadzono w fabryce Nr.183. Wyprodukowano dwa prototypy T-34-85M, pierwszy miał 75 mm płytę pancerną z przodu, pogrubiono do 100 mm właz kierowcy i do 90 mm maskownice CKMu. Podniesienie grubości pancerza spowodowało zwiększenie ciężaru co rozwiązano po przez zmniejszenie grubości pancerza od spodu czołgu jak i górnej części wieży. Zmodyfikowano również skrzynie biegów i układ napędowy. Drugi prototyp miał te same zmiany co pierwszy i dodatkowo otrzymał dwa nowe zbiorniki paliwa o pojemości każdy po 190 l.
Oba prototypy pozytywnie przeszły testy poligonowe lecz nie zostały przyjęte na uzbrojenie. Powodem tego były prowadzone pracę nad nowym średnim czołgiem T-44. Pod koniec 1944 r. próbowano wprowadzić szereg zmian w konstrukcji wieży czołgu T-34-85. Lecz z zaproponowanych zmian wprowadzono tylko jedną, mianowicie nowy właz do wieżyczki obserwacyjnej dowódcy. Jedną z ostatnich modyfikacji w czołgu T-34-85 z czasów II Wojny Światowej była unowocześniona wentylacja wieży, która doczekała się modeli produkcyjnych dopiero po wojnie. Ogółem szacuje się że wyprodukowano różnych typów czołgów T-34 i T-34-85 około 35294 sztuk.