Штурмовой танк КВ-2 был разработан на основе серии тяжёлых танков КВ-1, появившихся в Красной армии в 1939–1940 годах. В то время как серия КВ-1 предназначалась для непосредственного ведения боя с вражескими танками и прорыва обороны противника, КВ-2 использовался в основном для непосредственной огневой поддержки и выпускал крупнокалиберные осколочно-фугасные снаряды по позициям противника во время такого прорыва. Ключевыми особенностями формы и функциональности КВ-2 были его 152-мм орудие и прочная броневая защита, которые создавали внушительную боевую систему.
Однако эта 152-мм гаубица была установлена в неудобной, квадратной башне, которая оказалась довольно громоздкой в пылу боя и ограничивала тактическую полезность конструкции в целом. Таким образом, было выпущено всего около 255 машин, после чего внимание СССР переключилось на другие приоритеты, и производство этого типа танков так и не возобновилось. В его конструкции использовалась та же ходовая часть и корпус, что и в КВ-1. Работы по проектированию велись с 1938 по 1939 год. Производство осуществлялось на Кировском заводе и ЧТЗ, заводе по производству тяжёлых тягачей.
Некоторое время конструкторы пытались установить различные крупнокалиберные орудия на гусеничные шасси. КВ-2 в этом отношении добился определённых успехов и успешно применялся против финской армии во время «Зимней войны».
На ограниченное количество первых машин КВ-2 была установлена 122-мм гаубица М1938 L/22.7, но в конечном итоге её заменили на более известную 152-мм пушку М1938 L/24.3 калибра. 152-мм пушка стала самым крупнокалиберным орудием, когда-либо устанавливавшимся на серийных танках. В любом случае для вооружения требовалась большая вращающаяся башня с электроприводом, чтобы экипаж мог управлять её функциями и компенсировать отдачу, находясь в относительной безопасности от опасностей поля боя и погодных условий. В этом отношении советские инженеры не подвели, создав уродливую коробчатую 12-тонную башню с круговым обзором.
Угол возвышения был ограничен 37 градусами. Одним из ключевых недостатков конструкции КВ-2 было то, что советские инженеры не уделили должного внимания этой башне, когда устанавливали её на существующий корпус КВ-1. Мощность двигателя не была увеличена, чтобы компенсировать возросший вес, в результате чего танк получился намного тяжелее своего предшественника и страдал от этого с точки зрения механики, функциональности и производительности. Кроме того, он не мог преодолевать некоторые критически важные участки пути, например автомобильные мосты, в отличие от других классов танков.
Внешне КВ-2 отличался весьма своеобразным дизайном, сильно отличавшимся от предыдущих и будущих советских танков.
Размеры: длина корпуса — 6950 мм, ширина — 3320 мм, высота — 3250 мм, клиренс — 430 мм
Машина приводилась в движение одним 12-цилиндровым дизельным двигателем В-2К мощностью 550 лошадиных сил. Экипаж машины состоял как минимум из шести человек, включая водителя, командира танка, наводчика, заряжающих и пулемётчиков. Основным вооружением была 152-мм пушка М-10, дополненная тремя 7,62-мм пулемётами ДТ: один был установлен на башне, другой — в передней левой части корпуса рядом с водителем, а третий — в задней части башни, обращённой назад, для защиты от атак пехоты. Артиллеристам было доступно 36 152-мм снарядов. Орудие было приспособлено для стрельбы осколочно-фугасными и бронебойными. На борту имелось 3087 патронов калибра 7,62 мм для различных пулемётов. В целом машина весила 45 тонн и была одним из самых тяжёлых танков своего времени. Толщина брони могла достигать 110 мм, а максимальная скорость составляла всего 26 км/ч, запас хода по шоссе был ограничен 177 км.
Башня, несмотря на заявленный поворот на 360 градусов, была слишком тяжёлой, неудобной и неустойчивой для выполнения своих функций. КВ-2 мог поворачивать орудие только на ровной поверхности — на асфальтированных дорогах и тому подобных — что делало его непригодным для использования на пересечённой местности. В противном случае экипажу пришлось бы менять направление движения танка, чтобы навести орудие на цель. Ходовая часть и двигатели в конечном счёте были доведены до предела, и механическая надёжность всегда вызывала опасения (как и в ранних модификациях КВ-1). Высокая башня с плоскими бортами также имела высокий боковой профиль, что, в свою очередь, делало её привлекательной целью как для противотанковых орудий, так и для экипажей вражеских танков.
В целом можно сказать, что КВ-2 был ещё одним временным советским танком, призванным сдерживать немецкое наступление до тех пор, пока не будут задействованы дополнительные людские и материальные ресурсы для ответного советского наступления. КВ-2 был тактически ограничен и представлял собой слишком крупную мишень для использования на передовой. Его сильной стороной была способность поражать цели на расстоянии осколочно- фугасными снарядами и, как предполагалось, выбивать окопавшихся вражеских солдат и способствовать наступлению с участием войск, танковых подразделений и артиллерийской поддержки. В этом отношении КВ-2 был грозной машиной, но для того, чтобы оставаться боеспособной на полях сражений Второй мировой войны, он требовал внимания.
Существовало всего два основных варианта производства КВ-2 — «КВ-2А» и «КВ-2Б». КВ-2А был оригинальным вариантом производства на базе шасси тяжёлого танка КВ-1А, а КВ-2Б был создан на базе 152-мм башни, установленной на шасси КВ-1Б. Некоторые танки КВ-1Б были модифицированы в огнемётные путём установки огнемёта и соответствующих топливных баков в башне. Советские инженеры также рассматривали возможность установки 170-мм скорострельной пушки для создания нового танка «КВ-3», но эта идея ни к чему не привела, поскольку приоритет был отдан производству более жизнеспособных танковых систем «КВ-1» до появления семейства тяжёлых танков «Иосиф Сталин» с 122-мм пушкой и среднего танка Т-34 с более мощной 85-мм пушкой.
Кроме того, крупнокалиберная 152-мм пушка стала гораздо эффективнее сочетаться с низкопрофильным безбашенным гусеничным шасси после появления штурмовой пушки «СУ-152» в 1943 году. Таким образом, существующие системы КВ-2 были выведены из эксплуатации на передовой в течение короткого периода времени и сняты с вооружения уже в 1942 году. Все оставшиеся на вооружении системы КВ-2 были переоборудованы в КВ-1 и отправлены на фронт.