После того как в начале сентября Ленинград оказался в кольце блокады, принимается решение об ускорении эвакуации Кировского завода на Урал. Ещё в начале июля туда вывезли всю конструкторско-технологическую документацию, а также направили бригаду конструкторов и технологов во главе с Н. Л. Духовым. Люди считали, что едут в командировку помочь наладить производство тяжёлых танков и вернуться. Даже зимних вещей не брали, думая, что до осени враг будет, безусловно, разгромлен. В течение июля — августа на Урал было отправлено 12 313 вагонов со станками, инструментом и оборудованием. С последними эшелонами до 29 августа, когда прервалось железнодорожное сообщение с Ленинградом, удалось отправить 525 станков. Позже вывоз оборудования и работников завода вёлся судами по Ладожскому озеру и самолётами. До ноября месяца таким образом было вывезено не менее 11 тыс. человек.
Постановлением ГКО № 734 от 4 октября 1941 года в составе Наркомата танковой промышленности был создан Уральский комбинат по производству тяжёлых танков КВ, в который вошли ЧТЗ, УЗТМ, Уральский турбинный завод и эвакуированный из Харькова завод № 75. Этим же постановлением ЧТЗ был переименован в Челябинский Кировский завод (ЧКЗ). Впрочем, название «Уральский комбинат по производству тяжёлых танков КВ» не прижилось, вскоре огромный завод получил неофициальное название «Танкоград».
Благодаря принятым мерам осенью 1941 года в Челябинске удалось развернуть массовый выпуск танков КВ. В конце октября из-за отсутствия пушек Ф-32, изготовление которых на Кировском заводе в Ленинграде было прекращено, танки стали вооружать 76-мм орудием ЗИС-5. Это был вариант пушки Ф-34, приспособленный для установки в КВ. ЗИС-5 отличалась от Ф-34 конструкцией элементов люльки и бронемаской.
Для расширения производства бронекорпусов для танков КВ постановлением ГКО от 13 ноября 1941 года на базе цехов завода № 78 им. Орджоникидзе в Челябинске был создан «броневой завод с присвоением ему № 200 и включением в комбинат тяжёлых танков». Его директором назначили М. Попова, до этого возглавлявшего Ижорский завод в Ленинграде. Всё это позволило в ноябре дать фронту 110 танков КВ, а в декабре — 213.
С целью экономии проката и сокращения сварочных работ башни танков после успешных испытаний обстрелом опытных образцов стали изготавливаться литыми. Снарядостойкость таких башен была ниже, чем у сварных. Поэтому толщина стенок литой башни составляла 110 мм, а не 75 мм — как у сварной. Обеспечение боевых машин штампованными траками, которых теперь требовалось сотни тысяч, столкнулось с огромными трудностями — не хватало молотов большой мощности. В результате изучения данной проблемы и проведённых испытаний было решено собирать гусеницы из двух типов траков — цельных с гребнями и составных — из двух половин, которые устанавливались в каждой гусенице поочерёдно. В дальнейшем удалось освоить производство литых траков, не уступавших по своим качествам штампованным. Из-за отсутствия фрикционного материала феродо для главного фрикциона стали применять стальные диски. Такие фрикционы не являлись полноценной заменой, но, тем не менее, они, правда, с некоторыми затруднениями, обеспечивали работу трансмиссии танка. После принятия мер по организации производства дисков с накладками феродо главные фрикционы снова стали выпускаться с этими дисками вместо стальных. В период освоения на ЧКЗ производства дизеля В-2, в ноябре — декабре 1941 года, изготовили 130 танков КВ-1 с карбюраторным двигателем М-17.
В конце 1941 года в СКБ-2 на базе танка КВ-1 были разработаны огнемётный танк КВ-8, химический танк КВ-12, а также совместно с конструкторским бюро УЗТМ — артиллерийская самоходная установка КВ-7 и танк КВ-9. Танк КВ-8 выпускался серийно, химический танк КВ-12 и самоходная установка КВ-7 остались в опытных образцах.