Одновременно на ХПЗ, при горячей поддержке военных, мечтавших иметь в мехчастях «танк артиллерийского сопровождения», велись работы по установке 76-мм орудия на БТ, которые привели в итоге к появлению машины БТ-7. Чтобы поставить усиленное вооружение, харьковчане расширили до 440 мм носовую часть корпуса, что позволило сдвинуть вперёд механика-водителя с органами управления и улучшить обзорность. Справа от водителя предусматривалось наличие четвёртого члена экипажа и курсового пулемёта. Многие броневые листы соединялись посредством сварки, а верхний лобовой имел толщину 22 мм. Вместо снятого с производства двигателя М-5 установили М-17Т, ограничив его мощность до 400 Л. С. В корме разместили дополнительный топливный бак ёмкостью 480 литров, доведя запас хода до 500 км.
Поскольку новая танковая пушка задерживалась, «семёрка» в начале 1935 года пошла в серийное производство с башней от БТ-5 с 45-мм пушкой 20К и пулемётом ДТ. Курсовой пулемёт упразднили. Машина весила 13 тонн и развивала скорость 73 км/ч на колёсах и 53 км/ч на гусеничном ходу.
С 1937 года начался выпуск БТ-7 с конической башней. На части машин устанавливался зенитный пулемёт. На линейных танках имелся пулемёт в кормовой нише. Четырёхскоростная коробка передач была сменена на трёхскоростную. Толщина лобовой брони возросла до 22 мм, боевая масса – до 13,8 тонны. На базе БТ-7 пытались создать мостоукладчик, бронетранспортёр, ракетный, телеуправляемый, химический и огнемётный танки, минный заградитель и минный тральщик, самоходную артиллерийскую установку, однако до серийного производства ничего довести не удалось. Особой оригинальностью отличался проект летающего танка-трансформера ЛT-1 с выдвижными крыльями, хвостовым оперением и складывающимся винтом. Автор идеи инженер М. Смалько обещал, что это чудо-оружие будет порхать со скоростью 200 км/ч на дальность 800 км.
Не была забыта и идея «ударного колёсно-гусеничного танка дальнего действия»: на корпус БТ установили модернизированную башню Т-26-4 с «трёхдюймовкой» КТ-28, получив артиллерийский БТ-7А. С 1936 по 1938 год их выпустили 154 экземпляра.
Ввиду того что на колёсном ходу танки БТ имели привод лишь на одну пару колёс, без гусениц их можно было использовать только на дорогах с твёрдым покрытием. На просёлке ведущие колёса врезались в грунт и буксовали.
Летом 1934 года к командующему войсками Киевского военного округа И. Э. Якиру с предложениями по улучшению конструкции танка БТ обратилась группа рационализаторов 4-го танкового полка под руководством командира взвода Н. Ф. Цыганова. Он предлагал, во-первых, синхронизировать работу гусеничного и колёсного движителей; во-вторых, сделать ведущими не одну, а три пары катков, для подвода мощности к которым внутри танка были продолжены карданные валы, от которых мощность уже передавалась через конические шестерни по вертикальным валам непосредственно к колёсам.