Модернизацией танков БТ также занимались коллективы конструкторско-испытательного бюро УММ РККА под руководством Н.И.Дыренкова и заводов «Красный Путиловой» и «Красный Пролетарий». В 1932-1933 гг. этими коллективами были разработаны и изготовлены экспериментальные образцы башен под установку 76,2-мм полуавтоматической и полковой с укороченным откатом пушек. Еще в 1931 году Дыренковым был разработан проект модернизации вооружения танка БТ с установкой 37-мм пушки во вращающейся башне, а 76,2-мм пушки — в лобовом листе корпуса машины. Проект был не принят из-за малых размеров боевого отделения, неудачной конструкции агрегатов трансмиссии и приводов управления на колесном ходу на две пары колес.

Второй вариант модернизации колесно-гусеничного танка БТ конструкции Н. И. Дыренкова оказался более удачным. Танк, получивший название Д-38, был разработан в конце 1931 — начале 1932 годов. В январе 1932 года был изготовлен опытный образец, причем гусеницы на нем были позаимствованы от второго закупленного «Кристи» M.I940, который находился в бюро на исследовании.

Машина отличалась от серийного танка БТ-2 установкой вооружения и изменениями в корпусе, связанными с установкой новой башни. Были разработаны два варианта башни: сварная из плоских броневых листов и куполообразня, штампованная.

В качестве основного вооружения на машине предполагалось установить 76,2-мм противоштурмовую пушку Гатфорда, но был изготовлен лишь деревянный макет башенной установки. На опытном образце была установлена 76,2-мм пушка ПС-3 (полковая пушка обр. 1927 г. с укороченным откатом), которая монтировалась на цапфах на специальной станине, приваренной к башне. Максимальный угол возвышения составлял 25 градусов. Для ведения стрельбы при орудии был сохранен штатный прицел полковой пушки обр. 1927 г., для которого в броне башни были сделаны специальные окна. Подъемный механизм был сохранен от полковой пушки. Бронировка орудия на машине не устанавливалась. Справа от пушки автономно размешался пулемет ДТ. Боекомплект машины состоял из 50 выстрелов к пушке и 2700 патронов к пулемету ДТ.

Танк с боевой массой 11,5 т развивал максимальную скорость движения на колесном ходу до 90 км/ч, на гусеницах — до 60 км/ч и имел запас хода по шоссе соответственно 200 и 120 км.

25 марта 1932 года пушка ПС-3, установленная в башню танка БТ, была испытана стрельбой. Стрельба из орудия производилась при закрепленной в определенном направлении башни конструкции Дыренкова. Всего было сделано 50 выстрелов, причем 9 из них — в незакрепленном положении башни.

Опытный образец танка БТ-6 без установленного вооружения. Обратите внимание на оригинальную конструкцию люка механика-водителя, хорошо видимую на виде спереди.

В декабре 1932 г. состоялось совещание в НТУ УММ по вопросу установки на БТ 76,2-мм полкового орудия обр. 1927 г. без удлинения корпуса танка (допускались небольшие переделки). Общий вид башни разрабатывал завод № 1, а укладка снарядов выполнялась заводом «Красный Путиловец». Дальше технического проекта этот вариант усиления огневой мощи БТ-2 не прорабатывался.

Работы по усилению вооружения БТ-2 велись и в авто-танковом бюро (АТБ) ЭКУ ОГПУ, возглавляемом Махановым. В начале 1932 года на московском заводе «Красный Пролетарий» рассматривался вопрос изготовления штампованных «грибообразных» (сферических) башен под установку 76,2-мм орудия и пулемета ДТ. Из-за малой мощности штамповочного пресса, позволившего изготовить «грибообразную» башню из 6 мм брони вместо требуемой по ТУ — 11 мм, дальнейшие работы в этом направлении были прекращены.

Начиная с декабря 1931 года и по сентябрь 1932 года конструкторским бюро ХПЗ под руководством А.О.Фирсова была разработана модификация танка БТ-2 — танк БТ-3, который отличался от предыдущей модели введением метрической резьбы вместо дюймовой. В войсках эта модификация сохранила свое прежнее название БТ-2.

В августе 1932 года велись работы по переконструированию танка в целях установки пневматических колес «ПК» в связи с необходимостью обеспечения машине достаточного запаса плавучести с сохранением упругости подвески. Масса танка была снижена на 1800 кг. Однако дальнейшие работы в этом направлении были прекращены из-за компоновочных соображений элементов ходовой части.

В июле 1932 года в Харькове конструкторским бюро под руководством А.О.Фирсова был разработан колесно-гусеничный танк БТ-4, который отличался от серийных БТ-2 (БТ-3) сварной конструкцией корпуса, боковыми буксирными крюками (они были заменены на кольцевую конструкцию в носовой части корпуса). Кроме того, жалюзи для выхода горячего воздуха были выполнены управляемыми с места механика-водителя. Была изменена конструкция подкосов корпуса, обеспечивающая снятие пружин подвески без демонтажа бокового листа и сравнительно быструю и легкую навеску брони. Однако в отличие от проекта корпус опытного образца был выполнен клепано-сварным. Осенью 1932 года было выпущено три опытных образца машины.

Дальнейшие работы по машине были прекращены в связи с разработкой танка БТ-5, принятием его на вооружение и постановкой в серийное производство.

На базе танка БТ-4 в 1932 году в Харькове конструкторским бюро под руководством А.О.Фирсова был разработан колесно-гусеничный танк БТ-6. Он отличался от БТ-4 установкой башни и вооружения, заимствованных от БТ-5, восстановлением буксирных крюков по типу танка БТ-2, но уже приваренных к консолям крыльев жесткости. В щитке механика-водителя новой конструкции была обеспечена безопасность глаз водителя от поражения свинцовыми брызгами от пуль и отколов кромок дверец люка и введен запорный замок. Петли ручек и прочих деталей были вновь переведены на клепку. Кроме того, была применена новая конструкция кормового броневого листа и бронировка гитары. В конце 1932 года, после того как уже был изготовлен опытный корпус машины, работы по БТ-6 были прекращены в связи с расширением работ по танку БТ-4.

В целях повышения живучести и проходимости машины на пересеченной местности по заданию командующего войсками УВО И.Э. Якира группой энтузиастов, возглавляемой талантливым рационализатором Н.Ф. Цыгановым, весной 1934 года были начаты работы по созданию колесно-гусеничного танка БТ-2-ИС. Для улучшения ходовых качеств танка при движении на колесах ведущими были сделаны три пары опорных катков. Для подвода мошности к каткам внутри машины вдоль бортов корпуса проходили карданные валы, от которых по вертикальным валам вращение передавалось на опорные катки.

На протяжении четырех месяцев группа конструкторов-энтузиастов, в которую вошли Н.Ф. Цыганов, М.Ф. Березкин, В.Г. Матюхин,, А.Д. Бессонов, А.В. Куркин, А. Подсолихин, Г.А. Федченко, С. Латманизов, Л.И. Орел, П.Т. Шинаев, А.В. Данченко, В. Красников и В.З. Иткин, водном из выделенных командованием ХВО помещений танкоремоптного завода вела проектные и экспериментальные работы по усовершенствованию колесно-гусеничного движителя БТ-2.

БТ-2 с опытной башней конструкции КБ ЭКУ ОГПУ

23 апреля 1935 года командующий войсками УВО Якир в письме Народному Комиссару Обороны Ворошилову доложил, что «После первомайского парада 1934 года т. Сталин указал на необходимость дальнейшего конструктивного улучшения танка БТ, в частности на необходимость изменения движителя танка и превращения всех его колес в ведущие и управляемые, при сохранении всех агрегатов танка, что должно значительно повысить боевую ценность машины.

Вы указали мне тогда на необходимость продумать и осуществить это указание т. Сталина.

В УВО одним из молодых и талантливых изобретателей является командир взвода 4 тп тов. Цыганов....

Я лично вызвал тов.Цыганова, беседовал с ним и поставил задачу — продумать возможность конструктивного улучшения движителя в танках БТ.