Броневая защита БТ-7 осталась на уровне танка БТ-5. В 1937 году толщина верхней створки крышки люка механика-водителя была увеличена до 20 мм. Со второй половины 1937 года конструкция корпуса была усовершенствована с целью повышения до 1,2 м глубины преодолеваемого брода.
Повышение подвижности танка было достигнуто за счет увеличения запаса хода машины и совершенствования силовой установки, трансмиссии и ходовой части. На танке был установлен более надежный авиационный V-образный 12-цилиндровый карбюраторный двигатель М-17Т. Для того чтобы не изменять конструкцию агрегатов трансмиссии, максимальная мощность двигателя была снижена с 600 до 400 л.с. На танке устанавливался новый комбинированный воздухоочиститель, повышавший степень очистки воздуха от пыли. Емкость топливных баков была увеличена до 790 л за счет установки кормового бака и четырех дополнительных баков на надгусеничных полках.
В результате модернизации боевая масса машины возросла до 13,8 т, скорость движения по шоссе на гусеничном ходу составляла 52 км/ч, на колесном — 72 км/ч, запас хода соответственно 375 и 500 км.
Танк БТ-7 явился базовой машиной для разработки и создания колесно-гусеничного танка БТ-9, опытных образцов командирского танка КБТ-7, танков БТ-СВ (БТ-СВ-2), огнеметного танка ОТ-7, химических танков — БХМ и ХБТ-7, а также телемеханических танков БТ-ТТ.
На его базе в КБ ХПЗ был разработан артиллерийский танк БТ-7А. Опытный образец изготовили в октябре 1935 года. После проведения испытаний машина была принята на вооружение. Танк выпускался на ХПЗ им. Коминтерна в 1937 году параллельно с линейным БТ-7 с 45-мм пушкой. Всего было изготовлено 155 танков БТ-7А, однако на вооружение Красной Армии поступило только 134 машины.
Экипаж танка БТ-7 за чисткой орудия после боевых стрельб. 1936 год.
БТ-7 образца 1937 года.
БТ-7А отличался от БТ-7 главным образом вооружением и частичными изменениями корпуса, связанными с установкой новой башни. Основным оружием танка являлась 76,2-мм пушка КТ-28 обр. 1927/32 гг., установленная в башне, унифицированной с башней опытного танка Т-26А (Т-26-4). Справа от пушки размещался автономный пулемет ДТ. На части линейных танков с 1937 года устанавливались зенитные и кормовые пулеметы ДТ, а также прожекторы для обеспечения возможности стрельбы ночью.
Для стрельбы из пушки использовались телескопический прицел ТОП и перископический — ПТ-1. В бортах башни имелись отверстия для стрельбы из револьвера, закрываемые броневыми пробками и смотровые щели с приборами триплекс. Боекомплект БТ-7А состоял из 50 выстрелов к пушке и 3339 патронов к пулеметам ДТ. Для танка с радиостанцией боекомплект соответственно был уменьшен до 40 артвыстрелов и 2016 патронов. В крыше башни для посадки и выхода экипажа имелось два люка прямоугольной формы. При установке зенитной турели вместо крышки правого люка устанавливалось основание зенитной установки с круглым люком.
На танке БТ-7А при проведении опытных работ в 1939 году были испытаны 76-мм танковые пушки Л-11 и Ф-32. По результатам испытаний предпочтение было отдано пушке Ф-32, которая была рекомендована к принятию на вооружение.
Группа командиров Красной Армии у танка БТ-7А. 1937 год.
БТ-7 на маневрах Белорусского военного округа. 1936 год.
В 1936 году КБ ХПЗ на базе БТ-7 был разработан колесно-гусеничный танк БТ-7М (БТ-8) — последний представитель семейства БТ. Машина отличалась от серийного танка БТ-7 обр. 1938 года установкой 12-цилиндрового V-образного дизеля В-2 мощностью 500 л.с. После испытаний и доводки дизеля танк приняли на вооружение и запустили в серийное производство, которое было начато в декабре 1939 года и продолжалось до начала выпуска среднего танка Т-34 в 1940 году. Всего было выпущено 788 танков БТ-7М.
Вооружение и броневая защита танка остались такими же, как у танка БТ-7, за исключением лобового листа корпуса, толщину которого довели до 22 мм. В днище боевого отделения был сделан аварийный люк для выхода экипажа. В связи с установкой дизеля с обеспечивающими его работу системами масса танка возросла до 14,65 т.