Челябинск был выбран для перебазирования Кировского завода неспроста. Здесь на тракторном заводе с января 1941 года начали налаживать производство танков КВ. Но на серийный выпуск выйти не успели, хотя к октябрю сумели собрать 76 танков. Теперь предстояло освоить полный цикл производства, изготавличать большие партии комплектующих деталей и агрегатов. Некоторое время на ЧКЗ продолжался выпуск тракторов С-2, параллельно было запущено производство быстроходной модификации трактора артиллерийского тягача С-2. Для налаживания производства тяжелых танков возводились новые корпуса, делались пристрои к старым. Требовалось в срочном порядке спроектировать и изготовить сотни приспособлений, штампов, литейных моделей, изготовить специальный инструмент и оснастку. Тысячи станков с сокращаемого тракторного производства перевозились и устанавливались в новых цехах. Крупногабаритные детали танков, изготавливаемые из особых марок стали, требовали иных технологий обработки, ковки, штамповки, термообработки.
Для горячей штамповки коленчатых валов танковых двигателей требовалось установить в кузнечном цехе 15-тонный молот. Прямо в цехе, в условиях действующего производства кессонным способом был вырыт котлован глубиной 20 метров. В нем был залит фундамент, на него установлен нижний шабот и доработан на месте. Вскоре начался монтаж молота.
Абсолютно новым для челябинцев стало серийное производство дизельного двигателя В-2. В его освоении большую роль сыграли инженеры эвакуированного Харьковского завода. Серийный выпуск начался уже в декабре. Но до этого, буквально в считанные недели были налажены новые термохимические процессы, сборка топливной аппаратуры, высокоточное и фасонное литье. До конца 1941 года Челябинский "Танкоград" выпустил более 500 тяжелых танков КВ.
В этот период Челябинск стал штабом танковой промышленности. Здесь располагался не только Наркомат танковой промышленности, но и головной проектный институт отрасли. Здесь ударными темпами готовилась рабочая документация, готовились задания на строительно монтажные работы на реконструируемых и вновь создаваемых танковых, бронекорпусных и моторостроительных заводах наркомата. Большинство из них располагалось здесь же, на Урале. И многие специалисты института находились непосредственно на этих предприятиях, занимались организацией производства. Институт так же разрабатывал техническую документацию на войсковой и капитальный ремонт танков и дизелей, а в конце войны готовил документацию на восстановление разрушенных заводов.
Немалые трудности вызвало перепрофилирование флагмана тяжелого машиностроения "Уралмаша". Завод предназначался для производства штучной продукции, уникального оборудования для металлургической и других отраслей промышленности. Выпуск серийной продукции здесь вообще не предусматривался. Поэтому работа в основном сконцентрировалась на вновь созданном броневом производстве. Был налажен выпуск крупногабаритных корпусов и башен тяжелых танков КВ. Уралмашевцы осваивали новые для себя технологии обработки и сварки броневой стали. Огромные станки, предназначенные для обработки сверхкрупных деталей приспосабливались для новой продукции. На фрезерных производились расточные работы, зуборезные нередко использовались как карусельные. В течение нескольких дней переместили и закрепили на новых фундаментах 500 станков. Самостоятельно изготавливали необходимое оборудование, все-таки "Уралмаш" - машиностроительный завод.
Но несмотря на все усилия, в августе 1941 года завод изготовил всего пять танковых корпусов из привозных заготовок. В график производства завод вошел в конце сентября. Рабочие "Уралмаша" наращивали темпы, находили способы усовершенствовать и ускорить выпуск необходимой фронту техники. Уже в первой половине 1942 года широкое распространение получила автоматическая сварка брони под слоем флюса. Вчетверо удалось снизить трудозатраты на механическую обработку корпусов, внеся изменения в документацию. Главный конструктор Ж. Котин их утвердил. Рабочие и инженеры, усовершенствуя технологии и методы работы, добивались удивительных результатов. Расточку корпусов КВ удалось с 18 часов сократить до 5, 5. Нередко станочники выполняли в смену 2-3 нормы, перевыполняя все мыслимые нормативы.
В 1942 году на "Уралмаше" начался расширенный выпуск бронекорпусов танка Т-34, а выпуск корпусов для КВ сокращался. К середине года на заводе уже действовали поточные линии, настроенные на изготовление однотипных деталей корпусов, широко применялась скоростная автоматичская сварка. Был предложен необычный способ производства башен танка Т-34. Их начали штамповать на прессе мощностью 10 тысяч тонн. Таким способом их изготовили 2670 штук. План второго квартала 1942 года был значительно перевыполнен. 150 работников получили за это достижение правительственные награды, а сам завод был награжден орденом Трудового Красного Знамени.