Dzięki temu decyzją Komitetu Obrony przy RKL ZSRR z dnia 19 grudnia 1939 roku został przyjęty na uzbrojenie Armii Czerwonej oraz wdrożony do produkcji – w wersji KW-1 (uzbrojonej w armatę 76,2 mm) i KW-2 (uzbrojonej w haubicę 152 mm).
Gruby pancerz KW czynił go praktycznie nie do zniszczenia przez ówczesne działa przeciwpancerne, jednak czołg ten miał wiele wad konstrukcyjnych. Był bardzo powolny i mało zwrotny, a przy tym był uzbrojony w takie samo działo, jak czołgi średnie. Największym problemem była jednak wysoka zawodność tych czołgów: więcej egzemplarzy utracono z powodu awarii niż w walce. Na przykład skrzynia biegów była tak kiepsko zaprojektowana i wykonana, że kierowcy byli zmuszeni używać młotków, aby zmienić bieg.
W momencie inwazji na Związek Radziecki Armia Czerwona była wyposażona w 639 KW-1. W tym czasie żaden niemiecki czołg ani działo przeciwpancerne nie było w stanie spenetrować grubego pancerza KW, do ich zniszczenia potrzebna była pomoc lotnictwa lub artylerii. Jedynie słynne niemieckie działo 88 mm było w stanie przebić gruby pancerz tego czołgu.