All'inizio dell'Operazione Barbarossa (l'attacco tedesco all'Unione Sovietica), le truppe della Wehrmacht lo incontrarono raramente: pure, in quelle sporadiche occasioni, riuscì a gettare i carristi tedeschi nel panico. Heinz Guderian, "padre" dei reparti corazzati tedeschi, nonché realizzatore della teoria di utilizzo programmatico dei Panzer in battaglia, di fronte alle caratteristiche innovative del mezzo, che lo rendevano superiore a ogni mezzo dello Heer, arrivò a suggerire che gli ingegneri tedeschi lo copiassero direttamente.
In realtà il carro russo aveva molti difetti: i suoi cingoli erano fragili, la torretta era scarsamente protetta anche contro i calibri più piccoli delle armi anticarro, la sua trasmissione - nei primi anni del conflitto - era la più primitiva dei suoi tempi, il cannone degli ultimi modelli era così lungo che tendeva a interrarsi e quindi ad esplodere quando utilizzato.
Nonostante ciò, il T-34 iniziò a formare la componente principale delle unità corazzate sovietiche durante il 1942, quando le fabbriche che lo costruivano, evacuate in tutta fretta dall'Ucraina e dalla Russia Bianca (minacciate dall'avanzata tedesca) vennero ricostruite al sicuro dietro gli Urali, riprendendo a piena forza i loro ritmi produttivi.
Le grandissime innovazioni tecniche del T-34 (rispetto al suo predecessore BT-7) furono l'introduzione della corazza inclinata, i cingoli larghi (ben 55 cm ognuno, ovvero più di 1/6 della larghezza del carro) e il cannone a canna medio-lunga (i Panzer IV tedeschi dell'epoca avevano un cannone corto da 75mm, adatto soprattutto per il supporto alla fanteria, piuttosto che alla lotta controcarro). L'inclinazione di 60 gradi (rispetto ad un asse verticale) della corazza frontale, che misurava 45 mm, si traduceva in una resistenza equivalente a circa 90mm di acciaio posto verticalmente, giacché l'inclinazione aumenta lo spessore relativo della stessa. I cingoli larghi (distribuendo il peso su una superficie più vasta) consentivano al mezzo di attraversare i terreni più difficili, come le plaghe nevose invernali o gli infidi pantani primaverili, che caratterizzano le pianure russe durante il disgelo (rasputiza) e gli conferivano una maggiore mobilità su tutti i tipi di terreno. Il cannone da 76,2 mm era nel 1942 l'arma anticarro di maggior calibro e riusciva a perforare facilmente le corazze delle controparti tedesche (Panzer III e IV). Inoltre, il T-34 fu uno dei carri armati medi più veloci di tutta la seconda guerra mondiale, in grado di raggiungere una velocità massima di ben 55 km/h, il che lo rendeva un bersaglio più difficile da colpire durante gli scontri e gli consentiva di reagire più rapidamente alle esigenze della battaglia.
