Серийное производство Т-28 по-настоящему стало разворачиваться только в 1934 году, когда программа выпуска танков составила 50 единиц плюс запасные части к Т-28 на сумму 500 000 рублей. К этому времени была проделана большая работа по реорганизации цеха МХ-2, перестановке оборудования, изготовлению большого количества специального режущего и мерительного инструмента, а также налажена устойчивая связь с предприятиями-смежниками. Бронекорпуса и башни Кировский завод (после убийства С. Кирова завод «Красный путиловец» переименовали в Кировский завод. — Прим. авт.) получал с Ижорского завода, двигатели М-17 с завода № 26 (г. Рыбинск), радиаторы с завода № 34 (г. Харьков), коробки перемены передач с завода «Красный Октябрь» (Ленинград), баки, боеукладки и воздушные фильтры с завода № 7 (Ленинград), подшипники с Государственного подшипникового завода (Москва), приборы — манометры, термометры, спидометры, тахометры — с завода № 213 (Москва), радиостанции — с завода № 203 (Москва).
В первые годы серийного производства (с 1933 по 1935 год) танки Т-28 имели множество недостатков, иногда весьма серьёзных. Поэтому выпущенные машины долгое время задерживались военной приёмкой, а в уже сданных приходилось устранять дефекты непосредственно в войсках, куда направлялись специальные заводские бригады. Кроме того, цех продолжал выпускать и прежнюю продукцию: краны, драги, прессы. Всё это отвлекало и без того немногочисленные рабочие кадры. Лишь к началу 1936 года МХ-2 полностью освобождается от прежних заказов. К этому времени в конструкцию Т-28 было внесено более 700 крупных конструктивных изменений, окончательно отработаны чертежи и технология производства.
В этот же период предпринимаются попытки модернизации Т-28. Осенью 1935 года в СКБ-2 начались работы по созданию его «скоростного» варианта. Планировалось улучшить скоростные и манёвренные качества танка за счёт переконструирования бортовых редукторов и коробки передач. Ведущим инженером новой машины, получившей индекс Т-28А, стал заместитель начальника СКБ-2 А. Ефимов. Первое испытание Т-28А прошёл 11 сентября 1935 года. Он без труда разогнался до скорости 55,8 км/ч! После необходимых доработок в мае 1936 года комиссия под председательством командира 6-й тяжёлой танковой бригады полковника Лизюкова провела очередные испытания «скоростной машины Т-28А „Сталин“, заводской № С-910». В своём заключении комиссия отмечала, что «скоростная машина Т-28А по своим тактико-техническим и конструктивным свойствам является боевой и для эксплуатации в войсках вполне пригодной. Для прохождения среднепересеченной местности третья передача (46 км/ч при оборотах двигателя 1450 об/мин) должна быть нормальной эксплуатационной, а четвёртая (55,8 км/ч при оборотах двигателя 1450 об/мин) должна быть резервной при движении по грунтовым дорогам и шоссе».
Серийный Т-28 выпуска 1936 года с поручневой антенной. На танке отсутствует установка пушки.
С июня 1936 года скоростные танки Т-28А стали выпускаться серийно — до конца года их изготовили 52 единицы. В ноябре 1936 года на Т-28А с заводским № 1551 была установлена трансмиссия изменённой конструкции. На испытаниях этот танк показал рекордную скорость — 65 км/ч! Но в связи с готовившимся в 1937 году переходом Кировского завода на производство колёсно-гусеничного танка Т-29 программа по Т-28 была резко сокращена (по сравнению с 1936 годом, в 2,5 раза), а с 1 января 1937 года выпуск Т-28А был совсем прекращён.
30 сентября 1936 года И. Халепский утвердил тактико-технические требования на разработку новых конических башен для Т-28. При этом правую пулемётную башню предполагалось вооружить двумя пулемётами ДТ, а левую — ДТ и 12,7-мм ДК. Проекты таких башен, рассмотренные на заседании НТК АБТУ в марте 1937 года, признали неудовлетворительными. Затем, в связи с загруженностью СКБ-2 подготовкой к серийному производству танка Т-29, работы по коническим башням для Т-28 были свёрнуты. Чертежи разработали только в 1938 году, а в 1939-м Ижорский завод изготовил десять больших конических башен (малые пулемётные конические башни не изготовляли). Они устанавливались на танках во второй половине 1939 года.
В начале 1937 года волна репрессий, терзавших страну, докатилась и до Кировского завода. Разжигались подозрительность, недоверие к инженерам и конструкторским кадрам, поощрялось доносительство. За бензин, случайно разлитый в траншее, арестовали И. Комарчева, возглавлявшего участок сборки танков Т-28, а затем и начальника СКБ-2 О. М. Иванова. Его обвинили как «участника троцкистско-зиновьевской организации на заводе» и приговорили к расстрелу (реабилитирован посмертно).