早期的T-34 1940型坦克装备的是短管76.2毫米口径的L-11 1938型来复炮，炮管长为30.5倍口径。在1941年，极少数T-34坦克安装了57毫米Zis-4长管高速火炮，用以从远距离对轻型装甲车辆进行攻击，这种火炮以其高速率弥补了口径小的缺陷。尽管L-11火炮没有完全达到苏军追求的火炮条件，T-34坦克的设计者们对这种火炮也不完全满意，但在1940型坦克生产期内，L-11火炮仍然是标准的武器配备。
一辆苏联T-34坦克在向维斯特拉河前进的途中被火焰照亮
幸运的是，苏军最终找到了更好的火炮，尽管苏联中央炮兵部主席库利克极力阻止这种火炮的引入。格拉宾及其设计组成员在第92号工厂生产了一种新型的76.2毫米火炮，这种代号为F-32的火炮配备新型KV重型坦克。由于其炮管加长，反装甲性能远远优于T-34 1940坦克使用的L-11火炮。
1940年底，格拉宾设计组的一名成员穆拉夫耶夫，将格拉宾的F-32火炮改装，进而设计出了一种可应于用T-34坦克且性能明显优于L-11的火炮 （这就是炮管更长的F-34，其炮管长为42倍口径）。格拉宾和第92号工厂的厂长伊利安，在生产L-11火炮的同时，也开始生产F-34火炮，并将F-34火炮运到生产T-34坦克的哈尔科夫工厂，这是一次显示极大主动性和勇气的行动。首批F-34火炮于1941年1月完工，而首批装备F-34火炮的T-34坦克——通常分类为T-34 1941型坦克，于1941年2月走出工厂。
士兵们从1辆有点过于拥挤的T-34坦克上跳下来
这些坦克主要作为排和连的指挥坦克使用，在德国入侵苏联后，这些坦克在作战中非常受欢迎。斯大林从前线的报告中知道了这种新型号坦克，作战部队也要求配备更多装备F-34火炮而不是L-11火炮的坦克，因此，苏联最高防御委员会于1941年夏季授权生产F-34火炮。此后，苏军的T-34坦克均装备这种76.2毫米的F-34 1940型（42倍口径身管）火炮，直到后来德军增加了坦克的防护装甲，苏军于1943年后期开始使用85毫米火炮为止。尽管如此，装备F-34火炮的坦克一直服役到战争结束。
F-34火炮为常规的半自动垂落式后膛，车长可以用手也可以用脚踩踏板来发射主炮。主炮的垂直射界为-3°- +30°，而L-11火炮可以向下降到-5°。对于L-11火炮，车长还负责手动或电动旋转炮塔，在后一种情况下，速率为每秒钟26°。在战争初期，苏军使用的标准破甲炮弹为BR-350A型，重6.3千克，炮口初速度为655米/秒。这种炮弹安装在F-34火炮上，几乎可以从任何距离穿透德军3型坦克的装甲，面对德军最新型的前装甲厚达50毫米的4型F坦克也毫不逊色。
1943年夏季一个乌克兰村庄幸存的村民在路旁列队欢迎经过的T-34/76D坦克车队的情景
F-34火炮使T-34坦克在攻击距离和攻击威力上均占据了明显的优势。 德军为对付T-34坦克，于1941年春季拼凑式地引入了4型H坦克，这种坦克的前装甲厚达80毫米。而苏军在使用了3千克重的硬心穿甲弹，即BR-350Ｐ型炮弹后，仍然处于领先地位。这种炮弹能从500米外穿透92毫米的装甲，这个距离正是坦克作战的平均距离。
然而，1943年，德军引入了专门针对T-34坦克而设计的新型坦克之后，大大改变了战场的平衡态势。F-34火炮在正常的作战距离根本无法穿透德军“虎” 式和“豹”式坦克的前装甲。在1943年7月库尔斯克会战中，T-34坦克被迫靠近德军进行近距离攻击或机动到德军坦克侧翼或后部进行攻击，这种状况一直持 续到1943年后期苏军引入了85毫米火炮才得以改观。
德军引入的“豹”式坦克
首批生产的115辆1940型坦克炮塔后部装有DT机枪。这是一种气动操纵的破甲型1928式机枪，有效射击距离为800米，射速每分钟600发，为了避免被卡住或过热，射速一般保持在每分钟125发。这种DT机枪有一个可收放式的金属座及木制的手枪式握把。机枪使用单独的光学瞄准镜，不像一般步兵武器采用切线式瞄准尺瞄准。其圆盘式弹夹分两排排列，每个可装60发子弹。共有35个圆盘弹夹，供两挺机枪使用，一半放置在炮塔后部的子弹架上，另一半放置在车体前部靠近炮手的地方。
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