Первый испытательный пробег по двору завода «Большевик» прототип Т-28 совершил 29 мая 1932 года. Руководство страны и армии проявляло огромный интерес к новому танку: 11 июля его продемонстрировали руководству УММ РККА, 28 июля — партийному руководству Ленинграда во главе с первым секретарем обкома членом Политбюро ЦК ВКП(б) С.М. Кировым. Танк произвел благоприятное впечатление.
Прототип танка Т-28. Июль 1932 года.
В августе — сентябре 1932 года конструкторы ОКМО под руководством О.М. Иванова, учитывая результаты испытаний и требования военных, коренным образом переработали чертежи Т-28. В результате получилась фактически другая машина: изменились подвеска и трансмиссия, конструкция башен и корпуса, было усилено вооружение. Не дожидаясь изготовления опытного образца, в конце октября 1932 года Совет труда и обороны СССР принял решение об организации серийного производства танков Т-28 на заводе «Красный путиловец» в Ленинграде.
Корпус танка собирался из катаных броневых листов толщиной 20–30 мм и делился на четыре отделения: управления, боевое, моторное и трансмиссионное. Корпуса танков были двух типов: сварные и клепано-сварные. Два вертикальных листа образовывали кабину механика-водителя, для входа и выхода которого в ней имелась откидная крышка. Кормовую часть корпуса прикрывал броневой колпак воздухопритоков к вентилятору.
76-мм пушка КТ-28 («Кировская танковая») обр. 1927/32 года с длиной ствола в 16,5 калибра размещалась в главной башне. Справа от пушки и в нише башни устанавливались пулеметы ДТ. Пушка снабжалась телескопическим и перископическим прицелами ТОП обр. 1930 года и ПТ-1 обр. 1932 года. Механизм поворота башни имел электрический и ручной приводы. Подъемный механизм — секторного типа, ручной. В малых башнях устанавливались пулеметы ДТ. Главная башня имела круговой сектор обстрела, каждая малая — 165°. Характерной особенностью размещения боеприпасов было применение вращающейся боеукладки. Две «вертушки» по 12 снарядов в каждой располагались под правым (командирским) и левым (наводчика) сиденьями главной башни. По обе стороны механика-водителя на правом и левом бортах машины находилось по одному вращающемуся барабану, в каждом из которых было уложено 40 магазинов к пулеметам.
Танки Т-28 на Красной площади. 7 ноября 1939 года.
Вид спереди на главную башню. Видна маск-установка пушки КТ-28 и шаровая установка пулемета ДТ. На переднем плане — рубка механика-водителя.
На танке устанавливался 12-цилиндровый V-образный карбюраторный двигатель М-17-Л жидкостного охлаждения. Трансмиссия состояла из главного фрикциона сухого трения, 5-скоростной коробки передач (имевшей блокировочное устройство, предотвращавшее переключение передач при невыключенном главном фрикционе), бортовых фрикционов и двухрядных бортовых передач.
Подвеска танка применительно к одному борту состояла из двух тележек, подвешенных к корпусу в двух точках. В каждую тележку входили три каретки, соединенные между собой рычагами, а каждая каретка, в свою очередь, состояла из двух пар катков, связанных попарно балансиром. Все каретки были подрессорены цилиндрическими спиральными пружинами. Гусеничные цепи — мелкозвенчатые, со 121 траком, цевочного зацепления. Зубчатые венцы ведущих колес выполнялись съемными.
В броневых ящиках по обоим бортам корпуса устанавливались приборы дымопуска ТДП-3, для управления которыми в бортах корпуса имелись круглые отверстия.
Радиостанция 71-ТК-1 с поручневой антенной, обеспечивавшая связь только на остановках, устанавливалась на командирских танках, у которых вследствие этого отсутствовал кормовой пулемет. Для внутренней связи имелся танкофон на 6 человек и радиоприбор «Сафар».
В конце 1933 года на заводе «Красный путиловец» было организовано специальное конструкторское бюро — СКБ-2. Его возглавил О.М. Иванов, который в ОКМО был ведущим инженером при разработке Т-28. В мае 1937 года О.М. Иванова, арестованного, а затем расстрелянного, сменил на его посту 29-летний Ж.Я. Котин, протеже Ворошилова, женатый на воспитаннице наркома обороны. Вся дальнейшая работа по обеспечению серийного выпуска и усовершенствованию танка Т-28 проводилась под его руководством.