Le T-28 est d’une architecture classique, avec le compartiment moteur à l’arrière, un compartiment de combat et de pilotage à l’avant. Six hommes composent sont équipage : un pilote, un chef de char, un canonnier, un opérateur-radio-chargeur et 2 servants des mitrailleuses dans les tourelles secondaires. Le blindage frontal atteint 30 mm et 20 sur les flancs et l’arrière. Pour le début des années 1930, le blindage est relativement élevé, au prix, toutefois, d’un poids bien supérieur à celui prévu, avec 25 tonnes sur la balance. Selon les méthode de l’époque, aucune plaque n’est inclinée pour favoriser les ricochet, cependant les ouvertures d’accès ont été soigneusement conçues pour ne pas constituer des points faibles. La tourelle est biplace, accueillant le chef de char à droite et le tireur à gauche du canon. La rotation de celle ci est électrique, un véritable luxe pour l’époque. A noter que le poste de pilotage situé entre les deux tourelles secondaires est particulièrement apprécié des tireurs ennemis. La cabine sera surblindée par la suite.

Le T-28 de série troque donc le 37 mm PS-2 du prototype au profit d’une pièce de 76,2 mm développée à partir du canon d’infanterie M1927. Il est adapté à l’usage blindé avec un compensateur de recul amélioré et des organes de pointage modifiés. Si l’obus explosif OF-350 offre une balistique tout à fait correcte, ce n’est pas le cas de l’obus antichar BR-353 perçant à peine 31 mm de blindage à 500 mètres et 28 mm à 1000 mètres. Un nouveau canon est alors réclamé. Il faut dire que cette pièce a été installée en attente du 76,2 mm PS-3, qui finalement ne sera pas produit en série du fait d’une mise au point trop longue. Ainsi, un compromis est trouvé avec le M1938 A-10 toujours de 76,2 mm et long de 26 calibres. Il est monté sur les T-28 de série à partir de 1938. Un certain nombre de T-28 rentreront en usine pour y être réarmés. En 1941, environ 300 des 470 disponibles sont armés de l’A-10. Son obus perforant perce 55 mm à 1000 mètres. Des performances très honorables pour l’époque, offrant bien plus de mordant au blindé soviétique. Toutefois, la répartition des types de munitions témoigne de son rôle de char de rupture avec nettement plus d’obus explosif à bord que de perforants. Les tourelles secondaires accueillent chacune une mitrailleuse DT sous rotule, pour une rotation de 165°. La multitude de tâche assignée au chef de char l’empêche de coordonner l’ensemble des tirs, si bien que les servants de mitrailleuses engagent souvent les cibles de leur choix.

Côte motorisation, le bloc Mikulin M-17T développe 500 chevaux à 1450 tr/min donnant au T-28 une vitesse maximale de 42 km/h sur route et environ 20 km/h en tout-terrain. Malgré les 450 litres d’essence disponible et du fait d’une consommation de 240 litres par 100 km, l’autonomie est assez faible et tourne autour des 185 km sur route et, chutant à 120 en tout-terrain, d’autant que le T-28 ne bénéficie pas de fûts extérieurs. Avec ses 5 rapports avant et une marche arrière, la boîte de vitesse, déjà fragile, sera particulièrement sensible à la forte augmentation de poids, suite à son surblindage ( T-28E ).

La suspension du T-28 est composé de 6 paires de petits galets cerclés de caoutchouc, reliés par trois à des chariots suspendus. Quatre galets de retour, un barbotin renforcé et une double roue tendeuse complètent le train de roulement. Le tout est protégé par des plaques de blindage relevables de 15 mm d’épaisseur. Les chenilles sont larges de 380 mm, donnant une pression au sol de 0,62 kg/cm². Pourtant ces performances en tout-terrain sont plombées par un centre de gravité placé trop en hauteur. Si les principaux problèmes de jeunesse sont progressivement éliminés, le T-28 nécessite un entretien soigné, occasionnant de nombreux retours en usines. Principaux soucis des mécaniciens ; la transmission, la suspension et, plus généralement, le bloc moteur.

Le T-28 servira également de base pour le canon automoteur antiaérien SU-8 armé d’un canon de 76,2 mm développé conjointement et en secret avec Rheinmetall, l’obusier  SU-14 et son 203 mm. Le T-28IM, poseur de pont est conçu durant la guerre russo-finlandaise ou encore diverses versions de char de déminage sont encore des variantes basées sur le châssis du T-28. Les tourelles secondaires sont elles aussi reprises pour équiper les trains blindés soviétiques. Ces mêmes tourelles serviront également de cibles d’essai pour les canons antichars, notamment le 76,2 mm A-11 et son concurrent le F-34, qui équipera les premières générations de T-34.