В ходе проектирования был выполнен значительный объем исследовательских и опытно-конструкторских работ. Важнейшими из них были: определение оптимального варианта теоретических обводов корпуса корабля по результатам испытаний ходовых и мореходных качеств масштабных моделей в опытовых бассейнах ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова и ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, испытания стойкости бортового и палубного бронирования путем отстрела и подрыва цементированных и гомогенных броневых плит, выбор оптимальной конструкции ПМЗ путем подрыва двадцати масштабных (1:5) отсеков, исследования воздействия «конусов дульных газов» артуста-новок, макетирование основных помещений ГЭУ, энергоотсеков, погребов боезапаса и основных боевых постов; теоретические исследования различных вопросов, связанных с применением новой техники.
Ряд проведенных опытных работ отличался особой новизной и большим объемом. Испытания масштабных отсеков ПКЗ подрывом проводились междуведомственной комиссией под председательством директора ЦНИИ-45 В.И. Першина. На их основе ЦКБ-16 разработало оптимальную конструкцию, имевшую значительные преимущества перед известными зарубежными (при одинаковой сопротивляемости энергии взрыва — на 10 % меньшую массу).
Крупными опытными работами были также: проведение отстрела и подрыва броневых плит, в результате чего была определена оптимальная схема бронирования корабля, исследования воздействия дульных газов на личный состав и конструкции надстроек, что позволило решить вопрос рационального размещения артиллерийских установок и открытых боевых постов.
В декабре 1950 года технический проект 82 был завершен и в феврале следующего года представлен на рассмотрение и утверждение ВММ и МСП.
Основные соисполнители и контрагенты ЦКБ-16 по вооружению, механизмам и оборудованию не прекращали разработку своих проектов и РКД даже в период корректировки элементов корабля. Поэтому уже в начале 1951 года они смогли передать РКД в производство. Ряд образцов вспомогательных механизмов ГЭУ был изготовлен и принят МВК, благодаря совмещению этапов проектирования, выпуска РКД и подготовки производства, еще к концу 1950 года.
Постановлениями правительства и приказами МСП к выполнению работ по созданию КРТ проекта 82 к концу 1950 года были привлечены десятки коллективов НИИ, КБ и заводов судостроительной и смежных отраслей промышленности, в том числе такие крупнейшие предприятия, как Ижорский, Кировский, Металлический им. Сталина, «Большевик», «Электросила», Новокраматорский, «Баррикады», Харьковский турбогенераторный, Калужский турбинный заводы и многие другие. Главным наблюдающим ГУК ВМС был назначен М.С. Михайлов, возглавлявший до войны наблюдение ВМФ при проектировании и начале строительства линкоров проекта 23.
С конца 1950 года, не ожидая утверждения проекта, ЦКБ-16 приступило, по решению ВММ и МСП, к выпуску РКД для обеспечения установленных правительством сроков начала постройки КРТ проекта 82 одновременно на обоих заводах-строителях. По результатам рассмотрения материалов технического проекта в середине апреля 1951 года было оформлено совместное решение ВММ и МСП, в соответствии с которым бюро откорректировало документы, определяющие основные ТТЭ корабля. В мае того же года ВММ и МСП, представили их в Совет Министров СССР, который постановлением от 4 июня 1951 года утвердил технический проект 82, основные ТТЭ корабля и мероприятия по обеспечению его строительства.
14 ноября того же года было принято постановление правительства о строительстве третьего тяжелого крейсера на заводе № 402 в Молотовске.
В соответствии с техническим проектом назначением корабля являлось:
— придание боевой устойчивости легким силам, действующим в составе маневренных соединений как вблизи, так и вдали (в море, в океане) от своих берегов;
— непосредственное прикрытие особо важных конвоев на переходе морем от действий крейсерских сил противника;
— уничтожение крейсеров противника, вооруженных 203-мм и 152-мм артиллерией в морском бою;
— нанесение мощных артиллерийских ударов по особо важным береговым объектам в операциях против баз и побережья противника, как в самостоятельных опера-. циях, так и во взаимодействии с флангом своих войск и поддержке высадки десанта.
По утвержденному проекту тяжелый крейсер должен был иметь артиллерию: ГК — девять 305-мм в трехорудийных башенных установках СМ-31 (общий боезапас — 720 выстрелов); УК — 12 130-мм в двухорудийных башенных установках БЛ-109А (2400 выстрелов); МЗА — 24 45-мм в счетверенных автоматах СМ-20-ЗИФ (19 200 выстрелов) и 40 25-мм в счетверенных автоматах БЛ-120 (48 000 выстрелов+2400 в кранцах).