Стрелок-радист имел в своем распоряжении башенку с пулеметом ДТ, установленную на постаменте так, что огонь можно было вести поверх колпака механика-водителя. Допускала она возможность и стрельбы по воздушным целям. Вторая такая башенка находилась на крыше башни. Установленный в ней пулемет обслуживался заряжающим.
В боевом отделении корпуса размещалась укладка с частью боекомплекта 107-мм пушки. Основной боекомплект укладывался в нишу башни.
Справа от пушки располагался командир танка. В его распоряжении была полноценная командирская башенка с пятью смотровыми приборами и небольшим перископом, который позволял вести наблюдение поверх пулеметной башенки. Слева от пушки находился наводчик, а в кормовой части башни — два заряжающих, наличие которых в составе экипажа, учитывая массу 107-мм унитарных выстрелов, было отнюдь не лишним, тем более, что в перспективе часть танков могла вооружаться 152-мм гаубицей-пушкой.
В моторно-трансмиссионном отделении параллельно устанавливались два дизеля В-2К мощностью по 600 л.с. каждый. Переход на двухдвигательную схему оказался вынужденной мерой, так как с началом войны шансов довести более мощные варианты В-2 с турбонаддувом уже не осталось. Не было и возможности получить в приемлемых количествах авиадизели М-30 или М-40.
Двигатели соединялись с коробкой передач и бортовыми фрикционами с помощью промежуточного редуктора.
Корпус КВ-5, в отличие от других КВ, не имел гнутых деталей (за исключением кормового нижнего листа). Бронелисты соединялись друг с другом гужонами и электросваркой. Толщина бортов и кормы корпуса достигала 150 мм, крыши и днища — 40 мм.
Поскольку при изготовлении штампованной башни КВ-3 возникло множество проблем, для КВ-5 башню решили изготовить из катаной брони. Лобовой 180-мм лист крепился к башне гужонами, а все остальные листы соединялись между собой шпоночным соединением «двойной ласточкин хвост». Такое соединение ни до, ни после не применялось в отечественном танкостроении (зато так собирался главный броневой пояс линкоров типа «Советский Союз»), было трудоемким, заставило установить бортовые листы башни вертикально, но обеспечило почти монолитную ее прочность.
К августу 1941 года проект КВ-5 был практически полностью завершен, началось изготовление ряда узлов и агрегатов танка. Но из-за тяжелой обстановки на фронте под Ленинградом все опытные работы на Кировском заводе прекратили и освободившиеся силы бросили на увеличение выпуска серийных КВ. Самая поздняя дата, обнаруженная на сохранившихся чертежах КВ-5, — 15 августа 1941 года, когда бои уже шли под Лугой и Красногвардейском.
А что же стало с танками Т-150, КВ-220 и КВ-3? Во многих публикациях можно найти упоминание о том, что эти машины (все или частично) были вывезены в Челябинск, туда же эвакуировали башни и другие детали танков КВ-3. Эта информация не подтверждается архивными документами. Например, в докладах представителей военной приемки на Кировском заводе, скрупулезно фиксировавших все данные о производстве танков КВ, четко сказано, что танки Т-150, КВ-220-1 (так именовался в документах военной приемки танк КВ-220) и КВ-220-2 (так именовался в документах военной приемки недостроенный танк КВ-3) никуда не эвакуировались и все время находились на Кировском заводе. В начале октября 1941 года, когда производство танков КВ в Ленинграде было практически полностью прекращено, опытные машины решили передать в войска. Они прошли необходимый ремонт, причем на КВ-3 и КВ-220 установили башни от серийных КВ-1, поскольку на КВ-3 башни не было вовсе, а на КВ-220 орудие окончательно было сломано еще в начале лета. Согласно документам военпредов, «танк Т-150, опытный, убыл 11 октября 1941 года в 123-ю танковую бригаду, танк КВ-220-1 заводской № М-220-1, опытный, убыл в 124-ю танковую бригаду 5 октября 1941 года, танк КВ-220-2 заводской № М-220-2, опытный, убыл в 124-ю танковую бригаду 16 октября 1941 года. Все танки вооружены 76-мм пушками Ф-32».
Сведения о дальнейшей судьбе этих машин крайне скудны. Так, Д. И. Осадчий, командир роты 124-й танковой бригады, рассказал следующее (цитируется дословно):