Кубрики рядового и младшего старшинского состава (от 14 до 34 человек в каждом) располагались на средней и нижней палубах, а также на 1-й платформе. Они имели стационарные койки и оборудовались для приема пищи (камбузный блок команды находился в полубаке). Кроме того, предусматривалось и 300 подвесных коек. Корабль должен был иметь кинозал, клуб команды, несколько библиотек, читальню, специальные помещения для политпросветработы. Автономность корабля по запасам провизии составляла 20 суток.

Руководство НКСП и НК ВМФ, прекрасно осознавая слабые стороны и недостатки проекта 23, надеялось устранить их на кораблях второй серии, которые предполагалось заложить после спуска на воду первых линкоров. Так, уже 27 августа 1939 года начальник НТК ВМФ А.С. Фролов, ссылаясь на инициативу ЦКБ-4 и ЦНИИ-45, представил заместителю Наркома ВМФ И.С. Исакову докладную записку, в которой предлагал приступить к разработке ТТЗ на улучшенный линкор проекта 23 с повышенными скоростью хода и дальностью плавания, усиленным зенитным вооружением, пересмотренными системой бронирования и ПМЗ, а также с возможным увеличением числа башен ГК. На документе имеется резолюция И.С. Исакова: «Наркому доложено, счел несвоевременным сейчас выступать в такой постановке. 5 сентября 1939 г.».

Подобная реакция Н.Г. Кузнецова на обращение НТК вполне объяснима. Ведь КО при СНК СССР 13 июля 1939 года утвердил проект 23, а уже предлагалось «признаться» в его недостаточном совершенстве. Однако инициатива организаций промышленности была поддержана НКСП, который 19 сентября 1939 года предписал ЦНИИ-45, используя опыт проектирования линкора проекта 23 и тяжелого крейсера проекта 69, наметить пути улучшения ТТЭ проекта 23 и «подготовить материалы к разработке ТТЗ на ЛК второй серии».

Основными вопросами, решавшимися в проекте, получившем индекс 23бис (ответственный исполнитель Л.А. Гордон), являлись: увеличение числа 100-мм стволов ЗКДБ до 12, упрощение схемы бронирования при сохранении или улучшении общей бронестойкости, совершенствование ПМЗ; повышение скорости полного хода до 30 уз и устранение других недостатков окончательного техпроекта 23.

Выполненные проработки показали, что наименьшая перекомпоновка корабля из-за размещения двух дополнительных 100-мм АУ МК-14 (с полноценными погребами боезапаса) обеспечивается при замене шести 152-мм двухорудийных башен МК-4 на четыре трехорудийных МК-5, принятых для легкого крейсера проекта 68. Это потребовало уширения линкора на 0,7 м и увеличения расстояния между осями 2-й и 3-й башен ГК.

Схема бронирования корабля проекта 23бис была значительно упрощена за счет применения по всей длине цитадели броневого пояса постоянной толщины (380 мм), наклоненного под углом 8° наружу (вместо 5° в проекте 23). Это позволило несколько снизить вес бортовой брони без понижения бронестойкости, а в сочетании с сокращением числа носовых траверзов обеспечило возможность, без затраты дополнительных масс, увеличить протяженность цитадели до 72,5 % длины корабля по КВЛ. Такая схема бронирования, согласно расчетам, обеспечивала защиту жизненно важных частей корабля и его боевой плавучести от 406-мм бронебойного снаряда на дистанциях боя от 80 до 155 кбт при курсовых углах 35–50° (вместо 85—155 кбт при 40–50° в проекте 23).

Принятая в проекте 23 система ПМЗ с цилиндрической ОЗП и воздушным цилиндром оказалась весьма сложной в изготовлении. Кроме того, законченная осенью 1939 года серия опытных подрывов двух натурных отсеков линкора проекта 23 выявила преимущества системы ПМЗ американского типа с плоскими продольными переборками. Поэтому в проекте 23бис была предусмотрена ПМЗ типа принятой на тяжелом крейсере проекта 69, но с некоторым утолщением продольных переборок (7 + 20 + 20 + 20+10 мм). Протяженность подводной защиты составила 59 % длины корабля по КВЛ.

Наиболее сложным и проблематичным оказалось придание линкору второй серии скорости полного хода не менее 30 уз при сохранении принятой в проекте 23 ГЭУ. Проведенные в ЦНИИ-45 испытания серии моделей показали возможность повышения скорости хода за счет некоторого удлинения корпуса и заострения его обводов. Отношение длины к ширине принималось равным 7,5 (вместо 7,15), коэффициент общей полноты 0,615 (вместо 0,658). Кроме того, была выявлена возможность повышения пропульсивного коэффициента за счет оптимизации элементов гребного винта. В результате, несмотря на увеличение водоизмещения, расчетная скорость полного хода проекта 23бис составила 30 уз (при мощности 201 000 л. с), а максимального — 31 уз (при 231 000 л. с).

Среди других изменений следует отметить понижение на один ярус палубной надстройки.

В итоге стандартное водоизмещение корабля увеличилось до 60 800 т, а дифферент на корму был исключен. Был рассмотрен и вариант корабля с 12 406-мм орудиями в четырех башнях, однако подробно он не прорабатывался вследствие чрезмерно большого водоизмещения (полное — 74 700 т) и недостаточной скорости хода (28 уз).

Линкор-авианосец проекта 19581, предложенный советской делегации американской фирмой «Гиббс энд Кокс», 1938 г. Этот проект не вышел за стадию эскизных проработок

Предэскизный проект 23бис был завершен ЦНИИ-45 в декабре 1939 года и послужил материалом для выработки заданий ВМФ по совершенствованию линкоров проекта 23 второй серии.

3 марта 1940 года начальник ГМШ Л.М. Галлер утвердил «ОТЗ на корректуру проекта № 23». Помимо повышения скорости полного хода до 30 уз им предусматривалось усиление артиллерии ЗКДБ (до восьми 100-мм двухорудиных установок), выполнение проработок по размещению 152-мм артиллерии в четырех трехорудийных башнях, выбор более рациональных схем бронирования и ПМЗ. 5 марта Управление кораблестроения ВМФ выдало ЦКБ-4 заказ на работу по составлению проекта ТТЗ на проектирование улучшенного линкора по основному проекту 23, которая должна была быть выполнена в виде предэскизного проекта.

Работы по этому проекту шли в ЦКБ-4 с ориентацией на линкор, существенно отличающийся от проекта 23. Поэтому 25 июля 1940 года Н.Г. Кузнецов подписал письмо НКСП, в котором указывалось, что ЦКБ должно работать над проектом 23бис с учетом германского, американского и отечественного опыта, обратив внимание на повышение надежности всех элементов корабля и скорости полного хода.

Между тем в ЦКБ-4 продолжались работы по вариантам линкора, проект которого обозначался как 23НУ (новый улучшенный). При сохранении общей компоновки и архитектуры корабля, состава и мощности ГЭУ, артиллерии ГК и ПМК (прорабатывались варианты с двух- и трехорудийными башнями), число 100-мм АУ увеличивалось до восьми, а 37-мм автоматов — до 11, кроме того, предусматривалось 20 12,7-мм пулеметов. За счет придания главному броневому поясу наклона 15° полученная в проекте 23 бронестойкость обеспечивалась при меньших толщинах брони (345–390 мм), а толщина наклоненного на 30° носового траверза понижалась до 250 мм.

* Постановлением КО от 14.01.1941 дополнительно предусматривались 2х2-100-мм АУ Б-54. ** Постановлением КО от 14.01.1941 дальность плавания устанавливалась 7200 миль.

ПМЗ принималась американского типа с сохранением ее взрывосопротивляемости по проекту 23 и переходом от булей с цилиндрическими обводами к булям «ящико-образным» типа принятых на новых американских линкорах, что позволяло реализовав защиту с мало изменяющейся по вертикали глубиной.

В отличие от проекта 23 наружную обшивку и «настилы с большими аварийными нагрузками» предполагалось выполнять сварными, набор корпуса по-прежнему оставался клепаным.

Наиболее проблематичным оказалось доведение скорости хода корабля до 30 уз. ЦКБ-4 разработало ряд вариантов теоретического чертежа с отношением длины к ширине от 6,8 до 7,75 и коэффициентами общей полноты 0,609—0,650. Для достижения скорости хода 30 уз при сохранении мощности ГЭУ по проекту 23 требовалось беспрецедентное удлинение корабля (почти до 300 м), полное водоизмещение составило бы более 70 000 т, что считалось недопустимым.