Доработка 57-мм пушки ЗИС-4 заводом № 92 продолжалась до октября 1943 года. К этому моменту здесь изготовили и отправили в Нижний Тагил 170 орудий ЗИС-4,. из которых четыре смонтировали на танках. Но к этому времени уже шла испытания более мощных 85-мм танковых пушек, и работы по ЗИС-4 свернули. Всего, как уже говорилось в 1943 году изготовили 4 образца Т-34 с ЗИС-4, причем в документах эти машины, как и их предшественницы в 1941 году, никогда не назывались «танк-истребитель».

Весной 1943 года, параллельно с работами по ЗИС-4, началось проектирование и мощных 76 и 85-мм орудий. В первую очередь, естественно пытались улучшить баллистику Ф-34. Для этого завод № 172 попытался удлинить ее ствол на 10 калибров и повысить начальную скорость бронебойного снаряда с 662 до 748 м/с, увеличив таким образом мощность орудия. Однако этот проект одобрения не получил. В то же время, с 15 мая по 10 июня 1943 года КБ артиллерийского завода № 9 спроектировало и изготовило два опытных образца 85-мм танковой пушки для вооружения танков (Д5-Т-85) и самоходных установок (Д5-С-85).

25 июня 1943 года на заседании технического совета артиллерийского комитета наркомата вооружения (НКВ) приняли решение поручить Центральному артиллерийскому конструкторскому бюро (ЦАКБ) НКВ разработать для вооружения танка Т-34 76-мм пушку С-54 повышенной мощности и 85-мм С-31 и С-50, а заводу № 183 проработать вариант установки 85-мм танковой пушки Д5-Т в тридцатьчетверку.

Через месяц, 24 августа 1943 года, конструкторское бюро завода № 183 докладывало наркому Малышеву, что проработаны варианты установки 85-мм пушек конструкции завода № 9 Д-5 и ЦАКБ НКВ С-31 и С-50 в танк Т-34:

«Как показала проработка, наиболее удовлетворительной в части габаритов в боевом помещении Т-34 и Т-43 и весовых данных системы - является Д-5 завода № 9».

Осенью 1943 года ЦАКБ НКВ спроектировало, изготовило и установило в танк Т-34 опытный образец 76-мм танковой пушки С-54. Увеличение мощности этого орудия достигалось путем замены трубы пушки Ф-34 валового производства на трубу, имеющую штатную баллистику 76,2-мм зенитной пушки образца 1931/38 годов (ЗК). В ходе проведенных заводских испытаний было произведено 387 выстрелов их них 193 на усиленном заряде, и 280 км пробега. Максимальная скорострельность составила 5-7 выстрелов в минуту, причем расчетом, не имевшим опыта стрельбы из танковых орудий. Возимый боекомплект составлял 68 выстрелов. В заключение отчета по испытаниям говорилось:

«С-54 заводские испытания стрельбой и возкой выдержала. Для окончательного решения вопроса о возможности принятия системы С-54 на вооружение Красной Армии, необходимо в срочном порядке опытный образец передать на государственные испытания».

Первый опытный образец танка Т-34-85М во время испытания на НИБТ полигоне. Май 1944 года. Хорошо виден утолщенный лобовой лист корпуса (ЦАМО).