Выпускаемые в Челябинске КВ-1 с осени 1941 года оснащались гранеными сварными башнями, конструктивно подобными башням выпуска Ижорского завода мая — июня 1941 года. Позже башню переделали по типу упрощенной башни завода № 371. А начиная с октября 1941 года танки КВ-1 стали оснащаться литыми башнями, причем их доля по сравнению со сварными постоянно возрастала. Следует отметить интересную конструктивную особенность части башен, изготовленных заводами № 200 и Уралмаш: вокруг пулеметной установки в корме имелось довольно массивное броневое кольцо. Этот элемент появился не ранее середины сентября, но просуществовал недолго.
Первоначально вооружение танка КВ-1 состояло из 76,2-мм пушки Л-11, спаренной с 7,62-мм пулеметом ДТ, еще одного ДТ в шаровой установке в нише башни, и двух запасных пулеметов. Один из них мог использоваться для ведения огня стрелком-радистом через отверстие в лобовом листе корпуса, и заряжающим — с зенитной турели на башенном люке.
Пушка Л-11 имела длину ствола в 30,5 калибра, вертикальный клиновой полуавтоматический затвор и противооткатное устройство, в котором жидкость в компрессоре сообщалась с воздухом накатника через специальный клапан (это решение было «визитной карточкой» большинства артсистем, разработанных в КБ Кировского завода под руководством И. Маханова).
Для стрельбы из пушки Л-11 выстрелы с бронебойно-трассирующим снарядом БР-350 со взрывателем МД-5, осколочно-фугасная дальнобойная стальная граната со взрывателем КТМ-1, осколочно-фугасные дальнобойные гранаты (стальная ОФ-350 и сталистого чугуна ЩФ-350А) со взрывателем КТМ-1, фугасная граната так называемого «старого русского образца» Ф-354 (выпуска времен Первой мировой войны) с взрывателями КТ-3, КТМ-3 и ЗГТ, а также шрапнель пулевая Ш-354 с 22-секундной трубкой Т-6. Начальная скорость бронебойного снаряда составляла 612 м/с, броне — пробиваемость — 52 мм гомогенной брони, установленной вертикально, на дальности 1000 м.
Спаренная установка пушки Л-11 и пулемета ДТ имела углы наведения по вертикали от -7 до +25 градусов. Стрельба из спаренной установки велась при помощи двух прицелов — перископического и телескопического: на машинах установочной партии устанавливались ПТ-3 и ТОД-3 соответственно, которые позже заменили на ПТ-6 и ТОД-6.
Наведение вооружения по горизонту осуществлялась с помощью механизма поворота башни, вращение которой велось электромотором. Существовал и дублирующий ручной привод. Максимальная скорость вращения башни составляла 12 градусов в секунду. Для производства выстрела из пушки имелись ножной и ручной и механизмы спуски.