Кроме гаубицы, КВ-2 был вооружен еще и тремя 7,62-мм танковыми пулеметами ДТ (спаренный с гаубицей; в шаровой опоре кормовой стенки башни; в лобовом листе подбашенной коробки слева от механика-водителя). Гаубица имела по тому времени сравнительно высокие показатели. Ее бронебойный снаряд (морская граната) массой 52 кг с начальной скоростью 436 м/с пробивал броневую плиту толщиной 72 мм на дистанции 1500 м под углом встречи 60°. Для стрельбы по железобетонным укреплениям имелся бетонобойный снаряд массой 40 кг с начальной скоростью 530 м/с. Углы наведения гаубицы по горизонтали 360°, по вертикали от -5° до +12°. Для вертикальной наводки применялся секторный механизм. Стрельба велась с использованием телескопического прицела Т-5 (ТОД-9) или перископического прицела ПТ-5 (ПТ-9). Боекомплект танка состоял из 36 артиллерийских выстрелов раздельного заряжания и 3087 патронов к пулеметам ДТ (49 магазинов).

В кормовой части башни располагался люк для загрузки боеприпасов, на крыше имелись люки для посадки экипажа, приборы наблюдения и вентиляторы. На боковых стенках - скобы для подъема на крышу и амбразуры для стрельбы из личного оружия, закрываемые изнутри коническими пробками. Такая же амбразура была на дверце кормовой стенки башни. Управление поворотом башни осуществлялось при помощи механического и электрического приводов.

Бронирование танка было изменено по сравнению с КВ-1. Оно состояло из броневых катаных листов толщиной 75 мм (лобовая часть борта и башня), 60 мм (кормовая часть), 40 мм (днище) и 30 мм (крыша), соединяемых электросваркой. Двигатель, трансмиссия и ходовая часть, а также средства внешней и внутренней связи унифицированы с КВ-1. При боевой массе 52 тонны танк отличался неплохой для его типа профильной проходимостью, сопоставимой с КВ-1. Его запас хода по топливу по шоссе составлял 250 км, средняя скорость движения - 20 км/ч.

Экипаж состоял из шести человек: командира, механика-водителя, замкового, младшего механика-водителя и стрелка-радиста. Механик-водитель и стрелок-радист размещались в передней части корпуса (отделении управления), а остальные члены экипажа - в башне (боевом отделении).

Несколько танков КВ-2 в середине февраля 1940 года проходили испытания при прорыве линии Маннергейма. С помощью артиллерийского огня ими были сделаны проходы в гранитных надолбах и разрушены с близкого расстояния доты, мешавшие продвижению стрелковых подразделений. Броня танков выдержала при этом сильный противотанковый огонь противотанковой артиллерии противника. В частности, один из танков получил 48 вмятин от попадания снарядов, но остался в строю. После успешного завершения испытаний КВ-2 был принят на вооружение и находился в серийном производстве до 22 июня 1941 года (после рокового воскресенья танк стал ненужным: ближайшие линии обороны находились в Восточной Пруссии, а, когда стало ясно, что вторжение на территорию противника временно откладывается, естественно, что таким неповоротливым махинам в оборонительной войне не нашлось применения).

Тактико-технические характеристики:
боевая масса: 52 т .;
экипаж: 6 чел.;
длина участков ленты, соприкасающейся с грунтом: 4330 мм;
ширина траков: 650 мм;
удельное давление на грунт: 0,82 кг/см кв;
мощность двигателя: 600 л.с.;
двигатель: В-2К, 12-цилиндровый, 4-тактный, V-образный дизель, жидкостного охлаждения;
вооружение: 152,4-мм пушка МЛ-20С, три 7,62-мм пулемета ДТ;
боекомплект: 36 выстрелов, 087 патронов;