Производство танка Т-34, вооруженного 85-мм пушкой, началось осенью 1943 года на заводе № 112 «Красное Сормово». В литой трехместной башне новой формы устанавливалась 85-мм пушка Д-5Т конструкции Ф. Ф. Петрова и спаренный с нею пулемет ДТ. Диаметр башенного погона был увеличен с 1420 до 1600 мм. На крыше башни имелась командирская башенка, двустворчатая крышка которой вращалась на шариковой опоре. В крышке закреплялся смотровой перископический прибор МК-4, позволявший вести круговой обзор. Для стрельбы из пушки и спаренного пулемета устанавливался телескопический шарнирный прицел ТШ-15 и панорама ПТК-5. Боекомплект состоял из 56 выстрелов и 1953 патронов. Радиостанция размещалась в корпусе, а вывод ее антенны находился на правом борте — так же, как у танка Т-34-76. Силовая установка, трансмиссия и ходовая часть изменений практически не претерпели.

Следует отметить, что вышеописанная боевая машина в статистической отчетности как Т-34-85 не фигурирует, поскольку на вооружение не принималась. Дело в том, что все изменения в конструкцию танка Т-34 могли вноситься только с согласия двух инстанций — Управления командующего бронетанковыми и механизированными войсками Красной Армии и Главного конструкторского бюро (ГКБ-34) на заводе № 183 в Нижнем Тагиле. В данном же случае имела место инициатива завода «Красное Сормово», в результате чего было изготовлено некоторое количество танков Т-34 с 85-мм пушкой Д-5Т.

В это же время свои варианты 85-мм танковой пушки предложили ЦАКБ (Центральное артиллерийское конструкторское бюро), руководимое В. Г. Грабиным, и КБ завода № 92 в Горьком. Первое разработало пушку С-53, а завод — ЛБ-85. В. Г. Грабин предпринял попытку установить пушку С-53 в башню танка Т-34 образца 1942 года без уширения башенного погона, для чего полностью была переделана лобовая часть башни: цапфы пушки пришлось выдвинуть вперед на 200 мм. Испытания стрельбой на Гороховецком полигоне показали полную несостоятельность этой установки. Кроме того, испытания выявили конструктивные недостатки как в пушке С-53, так и в ЛБ-85. В результате на вооружение и в серийное производство приняли синтезированный вариант — пушку ЗИС-С-53. Почему именно этой пушке отдали предпочтение, сейчас объяснить довольно трудно. Ее баллистические характеристики были идентичны пушке Д-5Т. Но последняя уже выпускалась серийно и кроме Т-34 устанавливалась в танках КВ-85, ИС-1 и в варианте Д-5С в СУ-85. По-видимому, причины носили явно не инженерный характер...

Постановлением ГКО от 23 января 1944 года танк Т-34-85 с пушкой ЗИС-С-53 был принят на вооружение Красной Армии. В марте первые танки стали сходить с конвейера 183-го завода. На этих боевых машинах командирская башенка была сдвинута ближе к корме башни, что избавило наводчика от необходимости сидеть буквально в коленях у командира. Электропривод механизма поворота башни с двумя степенями скоростей заменили электроприводом с командирским управлением, обеспечивающим поворот башни как от наводчика, так и от командира танка. Радиостанцию перенесли из корпуса в башню. Смотровые приборы стали устанавливать только нового типа — МК-4. Командирскую панораму ПТК-5 изъяли. Остальные агрегаты и системы остались в основном без изменений.

Ходовая часть танка состояла из пяти, обрезиненных опорных катков на борт;, ведущего колеса заднего расположения с гребневым зацеплением и направляющего колеса с натяжным механизмом. Опорные катки подвешивались индивидуально на цилиндрических спиральных рессорах. В состав трансмиссии входили: многодисковый главный фрикцион сухого трения, пятискоростная коробка передач, бортовые фрикционы и бортовые передачи.

В 1945 году двустворчатую крышку люка командирской башенки заменили на одностворчатую. Один из двух вентиляторов, установленных в кормовой части башни, перенесли в ее центральную часть, что способствовало лучшей вентиляции боевого отделения.

Выпуск танка Т-34-85 осуществлялся на трех заводах: № 183 в Нижнем Тагиле, № 112 «Красное Сормово» и № 174 в Омске. Всего за три квартала 1945 года (то есть до конца второй мировой войны) было построено 21048 танков этого типа, включая огнеметный вариант Т-034-85. Часть боевых машин оборудовалась катковым минным тралом ПТ-3.

С 1944 года на базе Т-34-85 «Уралмашзаводом» производилась самоходная артиллерийская установка СУ-100.

Танки Т-34-85 приняли участие в завершающих операциях Великой Отечественной войны и в разгроме Квантунской армии. Они же составляли основу танкового парка Советской Армии в первые послевоенные годы.

Помимо Красной Армии в 1944-1945 годах некоторое количество танков Т-34-85 получили Войско Польское и Чехословацкий корпус.