Первые челябинские танки КВ-1 с пушками ЗИС-5 приняли участие в боях под Москвой осенью 1941 года. Учитывая тяжелую обстановку на подступах к столице, Ставка ВГК приняла решение направлять большую часть новых тяжелых танков для обороны Москвы. Согласно существовавшим штатам в составе танковых бригад имелась рота тяжелых танков KB – семь или десять машин. Кроме того, в составе отдельных танковых батальонов имелась рота танков KB – десять машин. Однако вскоре их число в бригадах сократилось.
В своих записях Н.И. Бирюков, занимавший в годы войны пост военного комиссара, а затем члена Военного совета ГБТУ КА, рассказывает об этом так:
«12 февраля 1942 года. 23 ч. 50 мин. позвонил тов. Сталин и сказал, что мы даем в бригады KB, а они на фронте стоят, не ходят. Нельзя ли давать в бригаду вместо десяти – 7 KB или даже 6 KB? KB нужно поберечь у себя. Это лучше, чем они стоят у них. Я предложил давать 5 КВ. Тов. Сталин сказал: «Хорошо. Давайте так делать».
23 ч. 55 мин. позвонил тов. Сталин и спросил, а сколько у нас теперь будет в бригаде танков? Я сказал, что будет 5 ед. КВ и 22 танка Т-34 и просил разрешения формировать не как бригады, а как батальоны.
Почему батальоны? Я сказал, что там всего 5 КВ и 22 Т-34, это как раз три роты, то есть батальон.
Тов. Сталин сказал, что надо судить не по этому, а по силе огня, это 27 трехдюймовых орудий. Я ответил, что да, это большая огневая сила».
Надо сказать, что способ измерения боевой мощи танковой бригады в трехдюймовках, использованный Верховным Главнокомандующим, довольно странен, если не сказать больше. Тем не менее уже 14 февраля на фронт убыла 78-я танковая бригада, имевшая 5 KB и 22 Т-34, а затем еще несколько бригад аналогичной организации.
Помимо танковых бригад и батальонов танки KB направлялись непосредственно в распоряжение командующих бронетанковыми и механизированными войсками фронтов для пополнения частей, уже ведущих боевые действия. Например, в мае 1942 года для пополнения войск было отгружено 128 танков KB: 28 – Брянскому, 20 – Калининскому, 30 – Крымскому фронтам и 40 – Юго-Западному направлению. В начале июля 1942 года по личному распоряжению И.В. Сталина началось формирование отдельных танковых батальонов КВ по 15 машин и отдельных танковых рот по 10 машин в каждой. 6 – 7 июля два таких батальона направили под Воронеж, а 12 отдельных рот – в 40-ю и 6-ю резервную армии, a 11 июля восемь рот ушли в распоряжение командующего 62-й армией. Кроме того, летом 1942 года были сформированы как минимум две танковых бригады, полностью укомплектованные KB – 133-я и 217-я, которые успешно действовали на Сталинградском направлении, но понесли тяжелые потери.