在KV坦克出现后，苏联红军短暂放弃了其他重型坦克项目比如SMK和T-100。改进KV坦克的装甲和武器装备成了重中之重，这就导致像KV-4和KV-5这样的坦克变得更重。改进后的坦克被称为T-220，尽管只制造了两辆，但它们都参加了卫国战争期间的战斗。
1940年6月，来自军械局的建议认为KV-1应该配备由M1931高炮（3-K）改进而来的76毫米炮，并将前装甲增加到90-100毫米。改进3-K高炮的建议引起了一些质疑。根据计算，这门76毫米防空炮可以在1000米的距离上击穿30度布置的70毫米装甲。40年前这是一个不错的数据，但考虑到KV-1自身的装甲厚度都将大于70毫米，这样的穿深显然是不够的。而且3-K已经停产，取而代之的是新型的更强大的85毫米52-K型高炮，它可以在相同条件下击穿88毫米装甲。1940年9月1日，92号工厂被指派进行这两款主炮的装车测试。
K型防空炮在官方文件中被称为F-27，52-K型防空炮的则被称为为F-30。由工厂首席设计师V.G. Grabin负责这两个项目。F-30被寄予厚望，因为根据1940年的国防计划，有50％的KV坦克会装备这门炮。两门炮都在截止日期前准备就绪，并开始了试验。设计局以原炮为基础，安装了新的炮管并加强了反后坐力装置。F-27和F-30的实弹射击表现都不错，也很容易安装在现有的坦克上。值得一提的是，F-30设计实验是在一辆T-28坦克上，也就是坦克世界里出现的那台。试验一直持续到10月29日，之后，该炮从T-28上被卸下并送往基洛夫工厂，工厂在检查之后发现后膛出现了裂纹。于是92号工厂开始建造另一门F-30原型炮，他们于10月下旬完成了该项目，却在进一步的试验中陷入了僵局。
1940年7月17日，著名的第1288-495ss号决议发布，该决议要求基洛夫工厂1940年12月1日之前生产出两辆改进型KV坦克的原型车。这两辆原型车的正面都必须拥有100毫米装甲，但装备不同：第一辆原型车使用76毫米F-27，第二辆原型车使用85毫米F-30。不过很快就进行了更改。76毫米F-32炮替代了F-27，并且车体前装甲减小至90毫米。意外的是实际生产过程中，KV-1的原炮塔却无法安装F-30火炮，必须进行大幅度的修改。最终，这款被称为KV-220或是T-220的坦克与最初的KV-1明显不同，其尺寸几乎赶上了SMK，并且在重量上超越了它。它获得了一个官方称呼为KV-4。
起初T-220的重量被预估为56吨，但实际增加到了62.7吨。它开始需要一台新的发动机。这款发动机编号为V-2SN，由哈尔科夫的75号工厂开发。它与库存的V-2有所不同，增加了来自AM-38航空发动机的机械增压器。这款增压器将发动机的功率提高到了850马力。此时T-220车体已经加长到了7.82米，比KV-1长整整一米。这种增加导致其行走机构发生了变化：整辆车有了7个路轮和4个托带轮。车体的正面与侧面同为100毫米厚。
炮塔前部被大型F-30炮盾和一挺同轴机枪占据。其炮塔后部增加了一个类似KV-2的架设了机枪的舱口。另一挺机枪安装在可旋转的车长指挥塔中。增加的一名装填手将炮塔内部成员增加至4名。