В 1935 году ХПЗ продолжал работу по совершенствованию танка, главным образом его силовой установки. Улучшили системы охлаждения двигателя, а на одном танке в опытном порядке установили дизель БД-1. На испытаниях эта машина показала себя очень неплохо, и КБ ХПЗ приступило к разработке дизельного двигателя мощностью 800 л.с. для Т-28 и Т-35. Правда, изготовленный в следующем году двигатель так и не был доведён до нормального рабочего состояния.

Но, пожалуй, самый существенный недостаток Т-35, снижавший его боевые качества, — сложность командования танком в бою. Управлять огнём пяти башен, расположенных в два яруса, одному командиру оказалось практически невозможно. Недостаточная обзорность не позволяла ему охватить всё поле боя, поэтому командиры башен были вынуждены самостоятельно отыскивать и уничтожать цели. Для устранения этого недостатка был предпринят весьма интересный эксперимент. Осенью 1935 года Главное артиллерийское управление (ГАУ) по заказу АБТУ приступило к установке на танке Т-35 системы централизованной наводки башен, по типу применяемой на флоте. Был разработан танковый прибор управления артиллерийским огнем (ТПУАО), который в комплексе с 9-футовым морским дальномером «Барр и Струд» (из числа закупленных ещё до революции) установили на танке. При этом на главной башне появилась специальная командно-наблюдательная башенка и бронированный кожух для дальномера.

Испытания машины проводили в течение 1936 года. По их результатам отмечалось, что управление огнём стало более удобным, однако для обслуживания ТПУАО требовался человек, имевший специальное образование, да и надёжность прибора оставляла желать лучшего. Кроме того, громоздкий и малоудобный дальномер сильно портил впечатление от машины. Видимо, эти причины и сыграли свою роль в приостановлении работ по системе централизованной наводки для Т-35. Но в 1938 году к этой идее опять на время вернулись, чтобы вскоре окончательно поставить на ней крест. В отчёте 1938 года говорится, что «переделка танков Т-35 не представляется целесообразной из-за их малого количества, высокой стоимости самого прибора и его сомнительной боевой ценности в условиях современной манёвренной войны».

К началу 1936 года из войск пришло множество рекламаций, свидетельствовавших о недоведённости отдельных агрегатов танка. Чтобы устранить эти недостатки, одну серийную машину (№ 0183-5) подвергли широкомасштабным испытаниям. Их начали 25 апреля 1936 года в окрестностях Харькова на основании задания Автобронетанкового управления (АБТУ) РККА (бывшее УММ) с целью проверки «боевых и технических свойств танка при работе в различных условиях». Испытания продолжались до 1 августа 1937 года. На этот период пришёлся и один большой перерыв (с 12 января по 2 июля 1937 года), вызванный тем, что при переходе 12 января реки Донец танк не смог выйти на обледеневший берег и завяз в реке. С помощью тракторов и специальных приспособлений тяжёлую боевую машину смогли вытащить только к 29 января, и лишь 21 февраля танк прибыл на завод. Здесь произвели переборку всех его механизмов, некоторые из них заменили модернизированными, сконструированными на основании результатов испытаний. Всего же Т-35 прошел 2000 км, из них 1650 км по грунтовым просёлочным дорогам и пересечённой местности. За это время на нём сменили три двигателя, причём первый проработал только 46 часов.

В результате испытаний Т-35 была выявлена ненадёжная работа системы охлаждения двигателя, главного и бортовых фрикционов, коробки скоростей и другие недостатки. Поэтому в течение 1936–1937 годов ХПЗ ввёл в конструкцию танка ряд изменений. Были модернизированы коробка передач, бортовые фрикционы, масляный бак, электрооборудование, изменена конструкция фальшборта (для улучшения проходимости), спроектированы и изготовлены специальные уплотнения корпуса для предохранения от попадания воды внутрь машины. Кроме того, глушитель, расположенный поперёк кормовой части корпуса и прикрытый с боков броневыми щитками, убрали внутрь корпуса, а наружу вывели лишь выхлопные трубы, защищённые броневым кожухом.

Благодаря этой модернизации на машинах выпуска 1937 года значительно повысилась надёжность работы как отдельных агрегатов, так и всего танка в целом. Например, пробег до капремонта модернизированных образцов Т-35 составлял 2000 км, а у машин ранних выпусков — менее 1500 км. Однако все эти изменения, а также то, что Мариупольский металлургический завод поставлял некондиционные бронелисты (из-за нарушения техпроцесса прокатки), толщиной 23 мм вместо 20, привело к увеличению массы машины до 52 т.

Вместе с тем стало ясно, что бронирование Т-35 слишком слабо и не удовлетворяет возросшим требованиям, предъявляемым к тяжёлому танку прорыва. Поэтому Постановлением Правительства от 25 июля 1937 года ХПЗ поручалось спроектировать танк Т-35 с утолщённой броней корпуса и башен. 7 октября 1937 года И. Бондаренко докладывал начальнику АБТУ, что «тактико-технические требования на указанную машину не получены, разработка проекта ведётся исходя из применения гомогенной брони следующих толщин: лобовые листы — 75 мм, верхний и нижний наклонные листы носа — 30 мм, борт — 30 мм, листы шестиграна (то есть подбашенной коробки. — Прим. авт.) — 30 мм, дно и крыша — 15–20 мм, фальшборт — 15 мм, борта башен — 30 мм». Одновременно завод получил задание спроектировать танк Т-35 с башнями конической формы. Но работы велись чрезвычайно медленно — без того слабое, КБ ХПЗ было сильно обескровлено репрессиями, коснувшимися главным образом инженеров и конструкторов. На специальном совещании по танкам Комиссии Обороны при СНК СССР, состоявшемся 27 марта 1938 года, констатировалось, что «к проектированию Т-35 (с коническими башнями) завод приступил с большим опозданием, только в конце февраля, несмотря на то, что задание от НКОП (Наркомата оборонной промышленности. — Прим. авт.) было получено ещё в конце сентября 1937 года. В ноябре 1937 года завод получил от АБТУ и техусловия на увеличение толщины брони: борт — 40–45 вместо 30 мм, башни — 40–55 вместо 30 мм, вес машины вместо 55

—

Постановлением Правительства требовалось в текущем году выпускать серийные Т-35 с коническими башнями, договор же с АБТУ на 1938 год, вопреки Постановлению Правительства, предусматривает танки с цилиндрическими башнями».

Уже в ходе проектирования стало очевидным, что при указанной толщине броневых листов уложиться в заданный вес — 60 т — невозможно. Поэтому КБ начало искать решение другой компоновочной схемы. Было предложено семь вариантов, которые при сохранении базы Т-35 различались количеством башен и их размещением.