В 1942 году была введена башня так называемой «улучшенной» формы, более близкая по своим очертаниям к правильному шестиграннику. Эта башня выполнялась как литой, так и штампованной.
Передняя наклонная стенка башни имела прямоугольный вырез для монтажа вооружения. Снаружи вырез закрывался броневым лобовым щитом, крепившимся к башне болтами.
На боковых стенках башни были прорезаны две смотровые щели, оборудованные смотровыми приборами. В задней стенке ниши находилось отверстие для крепления приспособления проверки отката и наката компрессора пушки. Отверстие закрывалось заглушкой, которая изнутри башни фиксировалась гайкой.
В танках выпуска 1943 года под смотровыми щелями имелись отверстия для стрельбы из револьвера, закрывавшиеся заглушками.
Крыша башни представляла собой плоский броневой лист. В передней левой части крыши находилось отверстие для перископического прицела. На командирских танках в передней правой части крыши предусматривалось отверстие для командирской панорамы. В средней части крыши было оборудовано два круглых люка для входа и выхода экипажа. Между ними размещалась съёмная перемычка, позволявшая вынимать через люки бортовые топливные баки, не снимая башни. В задней части крыши находился люк для вентиляции, закрытый броневым колпаком.
С 1943 года у ряда танков на левом люке устанавливалась командирская башенка цилиндрической формы с пятью смотровыми щелями с защитными стёклами. Во вращавшейся на шариковой опоре крыше башенки имелся люк, закрывавшийся двухстворчатой крышкой с отверстием для смотрового прибора в одной из створок. Танки с командирской башенкой съёмной перемычки в крыше башни не имели.
Башни всех вариантов приводились во вращение электрическим поворотным механизмом или вручную. При работе электропривода максимальная скорость поворота башни достигала 4,2 об/мин.
ВООРУЖЕНИЕ. На танках Т-34 ранних выпусков устанавливалась 76-мм пушка обр. 1938/39 г. Л-11 с длиной ствола 30,5 калибра и начальной скоростью бронебойного снаряда — 612 м/с. Вертикальная наводка — от —5° до +25°. Практическая скорострельность в условиях танка — 1–2 выстр./мин. Пушка имела вертикальный клиновой полуавтоматический затвор с устройством для отключения полуавтоматики, так как в предвоенные годы руководство ГАБТУ считало, что полуавтоматики в танковых пушках быть не должно (из-за загазованности боевого отделения). Особенностью пушки Л-11 являлись оригинальные противооткатные устройства, в которых жидкость компрессора непосредственно контактировала с воздухом накатника.
С февраля — марта 1941 года на Т-34 устанавливалась 76-мм пушка обр. 1940 г. Ф-34 с длиной ствола 41,5 калибра. Масса пушки 1155 кг. Предельная длина отката 390 мм, вертикальная наводка от —5°30′ до +26°48′. Затвор клиновой, с полуавтоматикой механического копирного типа. Противооткатные устройства пушки состояли из гидравлических тормоза отката и накатника и располагались под стволом.
Выстрел из пушки производился с помощью ножного и ручного механических спусков.
Пушка Ф-34 дважды модернизировалась. В ходе первой модернизации были изменены затвор и полуавтоматика с копирным устройством, спусковые механизмы, упразднён компенсатор в тормозе отката, предохранитель для запирания затвора по-походному и скоба с буфером. При второй — вместо ствола со свободной трубой установили ствол-моноблок с казёнником, соединявшимся с трубой с помощью муфты.
Танк вооружался двумя 7,62-мм пулемётами ДТ, один из них был спарен с пушкой, другой смонтирован в шаровой установке в лобовом листе корпуса.