ביוני 1942, כאשר ייצור הטנקים הרוסי סוף סוף הגיע לרמה הנדרשת, נעשה ניסיון לפתח "טנק אוניברסלי", שישלב בין השריון העבה של טנק כבד לניידות ולממדים של טנק בינוני. שני תכנונים מתחרים פותחו במקביל, ה-T-43 כמחליפו של ה-T-34 בניז'ני טאגיל, וה-KV-13 כמחליפו של ה-KV בצ'ליאבינסק. הדגש בתכנון T-43 היה בעיבוי השריון שלו - 90 מ"מ בצריח ו-75 מ"מ בחזית התובה, בעוד החימוש העיקרי נותר זהה. בנוסף לכך, הוא כלל צריח בן שלושה אנשי צוות. במרץ 1943 הוחל בניסוי שדה לדגמי אב-טיפוס של הטנק.
אך אחרי קורסק, שם ספגו הטנקים הסובייטים אבדות כבדות מטנקי הטיגר והפנתר בטרם עלה בידם לקצר טווח אל האויב, נהיה ברור כי המגרעה העיקרית ב-T-34 נעוצה בחימושו הלא מספק, ולא במיגונו. כתוצאה, בוטל פרויקט ה-T-43, ובמקום זאת החלה תוכנית חדשה להחליף את תותח ה-T-34 עם תותח בקליבר גדול יותר, עם תכונות בליסטיות משופרות. החימוש שנבחר הוא תותח 85 מ"מ, פרי-סיגול של התותח הנגד-מטוסים הרוסי M1939. לפיכך הסימון של הטנק החדש - T-34-85. מהירות הלוע התחלתית של קליע חודר-שריון הייתה 792 מטרים לשנייה, והיא אפשרה לו לחדור שריון בעובי 111 מ"מ מטווח 500 מטרים ובעובי 85 מ"מ מטווח 1,500 מטרים. סוג נוסף של פגז, בעל ליבה קשיחה מפלדת קרביד היה מסוגל לחדור שריון בעובי 138 מ"מ מטווח 500 מטרים, ו-100 מ"מ מטווח 1,000 מטרים, אך הוא היה בשימוש מצומצם.
כדי להכיל את התותח החדש, תוכנן צריח גדול יותר. חשוב מכל, הרחבת הצריח אפשרה את הגדלת הצוות לחמישה אנשים. הודות לכך היה מפקד הטנק יכול להתרכז בתפקידו, ולא הוטל עליו לשמש גם כתותחן. כתוצאה מכך הוגדל קצב האש של ה-T-34-85 משישה פגזים בדקה לשמונה. בגלל עיבוי שריונו ל-90 מ"מ בחזית הצריח הגיע משקלו ל-32 טונות, אך מהירות הדרך שלו נפגמה רק מעט. T-34-85 שמרו על השלדה המקורית, על המנוע המצוין בן 500 כ"ס ועל חלקים רבים אחרים. דגמי ייצור מאוחרים יותר השתמשו בדגם משופר מעט של מנוע הדיזל, עם עמידות משופרת; ב-1941 עמד אורך החיים הממוצע של המנוע על 100 שעות, וב-1944 על 180–200 שעות בממוצע. הממסרה שופרה גם היא. מכשיר הרדיו האלחוטי הועבר מעמדת מקלען התובה לעמדת המפקד בצריח. בשלהי 1944 הוכנסה מערכת "מיסוך", המפזרת עשן כדי להסוות את תנועת הטנק בעת קרב.
1945-1944.
טנקי T-34-85 החלו להגיע ליחידות הצבא האדום במרץ 1944, והשתתפו לראשונה בקרב במערב אוקראינה באותו חודש.
תגובות המפקדים והחיילים לטנק החדש היו נלהבות. הוא עלה על הפאנצר 4 דגם J ומשחית הטנקים שטוג סימן 3, כלי השריון הנפוצים ביותר בשורות הצבא הגרמני, מבחינת חימוש ומיגון, אולם המשיך להתקשות כנגד הטנקים הכבדים יותר, הטייגר והפנתר, אותם היה יכול לחדור חזיתית רק מטווחים קרובים, בעוד הם מסוגלים להשמידו ממרחק. יתרונו הגדול של הטנק נשאר בכמות. במאי 1944, עמדו לרשות הוורמאכט רק 304 פנתרים בחזית המזרחית, מאחר שהעדיפות ניתנה לחזית המערבית, בציפייה לפלישה האנגלו-אמריקנית לצרפת. מאידך, 1,200 טנקי T-34-85 יוצרו בממוצע כל חודש החל מאביב 1944. בעת מבצע בגרטיון, האופנסיבה הסובייטית האדירה כנגד קבוצת ארמיות מרכז בביילרוסיה ב-22 ביוני 1944, מרבית גיסות-הטנקים צוידו לפחות באופן חלקי, אם לא לגמרי, ב-T-34-85.
טנקי T-34-76 ו-T-34/85 נשארו הטנקים הבינוניים הסטנדרטיים של הצבא האדום עד לסוף המלחמה והיווה גורם מכריע במתקפות השריון של הסובייטים שכתשו את השריון הגרמני והצליחו להסיגו מהחזית המזרחית. הטנקים גם היו גורם מכריע בפלישה הסובייטית למזרח אירופה בה הם שחררו את השטחים שנכבשו על ידי הנאצים ואף דהרו לתוך ברלין. בתוך ברלין, יתרונותיהם של הטנקים לא באו לידי ביטוי, ורבים מהם נפלו קורבן לרקטות נ"ט גרמניות כדוגמת הפאנצרפאוסט והפאנצרשרק, שחולקו בהמוניהן לחיילים שהתבצרו בברלין. הטנקים גם לקחו גם חלק בפלישה הסובייטית למנצ'וריה באוגוסט 1945. טנקי T-34 בני תותח 76 מ"מ הוצאו בהדרגה משירות בצבא האדום לאחר המלחמה, ונגרסו או הוסבו לרכבי חילוץ. ככל הנראה, לא נעשה אף שימוש ב-T-34-76 אחרי המלחמה.
שירות בצבאות זרים.
טנקי T-34-85 רבים יוצאו לעשרות מדינות ברחבי הגלובוס, לרוב כסיוע למדינות המזוהות עם ברית המועצות. פשטותו של הטנק הזמין במספרים גדולים התאים במיוחד לארגונים חצי צבאיים ומדינות עולם שלישי שלא יכולות היו להרשות לעצמן טנקים מודרניים ונאלצו לעיתים להסתפק בטנקים מיושנים.
ברית המועצות סיפקה T-34 למספר מבנות בריתה בשנים האחרונות של מלחמת העולם השנייה. צבא העם הפולני (LWP - Ludowe Wojsko Polskie) קיבל לידיו את המספר הגדול ביותר של טנקי T-34-85 במלחמה, והם הופעלו לראשונה בקרב בינואר 1945 במתקפת ויסלה-אודר. בסך הכל הועברו ל-LWP 328 טנקי T-34-85 במלחמה, מתוכם 132 שרדו את הקרבות. באביב 1945 צוידה בריגדת הטנקים הצ'כוסלובקית הראשונה בכמה עשרות T-34-85. בנות הברית הקימו שתי בריגדות טנקים יוגוסלביות, שנועדו לתמוך בצבא השחרור הלאומי של טיטו. בריטניה הקימה את בריגדת הטנקים הראשונה המצוידת בטנקים קלים מדגם M3 סטיוארט ביולי 1944, וברית המועצות הקימה את בריגדת הטנקים השנייה עם T-34-85, שסייעה לצבא האדום בכניסתו ליוגוסלביה בסוף 1944.
גרמניה הנאצית.
הוורמאכט עשה שימוש במספר קטן של טנקי T-34-76 (וגם T-34-85 בודדים) שנלקחו שלל, תחת הסימון "פנצרקאמפפוואגן T-34 747 (r)". על הטנקים נצבעו לרוב צלבים או צלבי קרס בחרטום או על גג הצריח, כדי למנוע טעויות בזיהוי. לחלקם נוספו כיפת צריח למפקד, פלטות מיגון על צידי הטנק להגנת המזקו"ם, ואנטנות.
אסיה.
ביוני 1950, בפתיחת מלחמת קוריאה, פלש צבא קוריאה הצפונית לקוריאה הדרומית. בחוד המתקפה של צבא העם של קוריאה הצפונית עמדו 258 טנקי T-34-85, כוח הטנקים החזק באסיה ב-1950, להוציא את ברית המועצות. הטנקים הצפון קוריאנים שעטו לתוככי קוריאה הדרומית, שלא הייתה מוכנה להגנה מפני טנקים. לצבא הדרום קוריאני עמד חימוש מוגבל, בעיקר תותחי נ"ט בקוטר 57 מ"מ ובזוקות שלא היו אפקטיביים כנגד ה-T-34-85. ביולי הובהלו לזירה טנקים קלים מדגם M24 צ'אפי מכוח הכיבוש ביפן, אולם תותח ה-75 מ"מ שלהם לא היה יעיל כנגד השריון החזיתי של ה-T-34-85. עד אוגוסט איבד הצבא הצפון קוריאני את תנופתו, וטנקים רבים אבדו למתקפות אוויריות של כוחות האו"ם. באותו חודש החלו להגיע טנקי שרמן M4A3E8 ו-M26 פרשינג אמריקנים, שהיו מסוגלים לחדור את שריונו החזיתי של ה-T-34-85 ממרחק. קרבות השריון העיקריים במלחמה נערכו מאוגוסט עד אוקטובר 1950, ומאותה עת נהנו הכוחות האמריקנים מעליונות מספרית מוחצת בטנקים.
צבא צפון וייטנאם הפעיל מספר טנקי T-34-85 במלחמת וייטנאם; ב-1972 הושמד רגימנט T-34-85, ככל הנראה על ידי מפציצי B-52. מספר מצומצם גם הופעל על ידי וייטנאם במהלך מלחמת הגבול עם סין בפברואר 1979, וטנק אחד שנשבה מוצג כיום במוזיאון הצבאי בבייג'ינג. בשנות ה-80 הפעילה אפגניסטן T-34-85 רבים במלחמת האזרחים כנגד המוג'הדין.
המזרח התיכון ואפריקה.
ב-1956, במהלך מבצע קדש קיבל צבא מצרים משלוח של 120 טנקי T-34-85 צ'כוסלובקים, באישורה של ברית המועצות. הטנקים עזרו לבנייתה מחדש של דיוויזיית השריון הרביעית, שהונסה בסיני. במהלך המלחמה אבדו למצרים 26 טנקי T-34-85 מאש כוחות צה"ל. בשנות השישים הועברו עוד T-34-85 למצרים, וכך גם לסוריה. במלחמת ששת הימים צבאות מצרים וסוריה עשו שימוש נרחב בטנק, אף שבאותה עת נחשב כבר מיושן; מצרים איבדה בלחימה 251 טנקי T-34-85, וסוריה כ-73 טנקים.
בזמן מלחמת יום כיפור, T-34-85 כבר הוצאו משירות ברוב היחידות קדמיות, כשאת מקומם תפסו טנקי מערכה מודרניים מדגם T-55/54 וT-62. מספר קטן של T-34-85 שימשו כעמדות ירי מקובעות בצבא הסורי. מספר כלים מסוג זה אשר נפלו שלל בידי צה"ל הוכנסו לשירות קצר בכוחות השריון הישראלים. הצבא הסורי הסב מספר T-34-85 לתותחים מתנייעים החמושים בתותח 122 מ"מ דגם D-30, תותח שדה נגרר תוצרת ברית המועצות הנפוץ מאוד בגוש המזרחי. במלחמת יום הכיפורים נלקחו מספר בודד של כלים כאלה כשלל. הצבא המצרי מנגד, הרכיב את תותח ה-D-30 בצריח מאולתר. כמו כן, התעשייה הצבאית המצרית פיתחה את משחית הטנקים T-100, על ידי התקנת תותח נגד-טנקים 100 מ"מ מדגם 1944 BS-3' על מרכב T-34-85. התקנתו של תותח שדה כל כך מסורבל בתוך הצריח המקורי של הטנק, לא הותירה מרווח מתאים לתפעולה של מערכת התותח. במהלך מלחמת יום הכיפורים נלכדו בחזית המצרית מספר כלים מסוג זה, אחד מהם מוצג כיום במוזיאון יד לשריון בלטרון.
עיראק החלה לרכוש T-34-85 מברית המועצות ב-1959, אך הם כבר הוצאו משירות קדמי בזמן מלחמת איראן–עיראק ב-1980. ההתשה שנגרמה לצבא העיראקי הובילה לשימוש במספר טנקים כאלו בקרב, רובם עם שדרוגים מסוימים. גם במלחמת האזרחים בלבנון הפעילו הצדדים T-34-85; כ-60 טנקים הועברו לידי אש"ף מהונגריה.
טנקי T-34-85 השתתפו בסכסוכים רבים באפריקה משנות ה-70 ועד שנות ה-90 של המאה ה-20, בהם הלחימה בין הצבא האתיופי כנגד המורדים האריתראים, בקרבות בין אתיופיה לסומליה ב-1977, בסכסוכים באנגולה, ועוד.
מפעילים.
המדינות הבאות הפעילו T-34-85 בצבאותיהן. במדינות המסומנות בכוכבית (*) הטנק עודנו היה בשירות פעיל נכון ל-1996; במדינות המסומנות ב-# הטנק בשירות פעיל נכון ל-2005.
כלי רכב משוריינים על בסיס T-34.