В 1931 году коллектив Опытного конструкторско-механического отдела (ОКМО) машиностроительного завода «Большевик» в Ленинграде, возглавляемый Н.В. Барыковым, приступил к проектированию трехбашенного среднего танка, предназначенного для качественного усиления общевойсковых соединений при прорыве сильно укрепленных оборонительных полос. Ведущим конструктором проекта был назначен Н.В. Цейц.

В конце года первый прототип нового танка был выведен на заводские испытания. В главной башне прототипа размещалась 45-мм танковая пушка и пулемет ДТ в шаровой установке. В двух малых пулеметных башнях устанавливались еще два ДТ. Для поворота главной башни использовался электропривод, что являлось новинкой для того времени; для удобства работы экипажа в ней имелся также подвесной полик.

Конструкция ходовой части танка, весившего 18 тонн, придавала ему необходимую плавность хода и обеспечивала преодоление препятствий. Вместе с тем, при первом же испытании в ней выявилось большое число недоработок, как впрочем и в силовой установке. К 25 февраля 1933 года были изготовлены первые 8 бронекорпусов и началась сборка первых четырех танков. К 1 мая завод выпустил 12 танков, 10 из которых приняли участие в первомайском параде в Москве, а два — в Ленинграде. 11 августа 1933 года танк был принят на вооружение мотомеханизированных войск РККА под маркой Т-28.

Серийный Т-28 существенно отличался от прототипа. При сохранении общей компоновки и схемы расположения башен существенным изменениям подвергся корпус, конструкция которого стала сварной. В главной башне измененной формы с развитой кормовой нишей вместо 45-мм установили 76,2-мм пушку. Подверглись усовершенствованию ходовая часть и моторно-трансмиссионное отделение.

Танк Т-28 производился несколькими сериями. Начиная со второй серии в конструкцию танка вносились многочисленные  изменения (в сумме более 600). Вместе с тем, крупных модернизаций, сильно затронувших боевые характеристики танка, было только три. С 1938 года начала устанавливаться новая, более мощная 76,2-мм пушка Л-10. С декабря следующего года, с учетом опыта боев на Карельском перешейке, броню танка усилили экранами. Толщина лобовых листов корпуса и башен выросла до 50–80 мм, а бортовых и кормовых — до 40 мм. Масса такого танка, получившего индекс Т-28Э (экранированный), возросла до 32 т. И, наконец, в 1940 году были выпущены танки последней серии, имевшие главные башни конической формы. Следует отметить, что в процессе серийного производства удалось достигнуть высокой степени унификации с тяжелым танком Т-35. Например, главная башня (как цилиндрической, так и конической формы) и пулеметные башни на обоих типах машин были одинаковые.

В некоторых источниках фигурируют различные количества выпущенных машин — например 603, что маловероятно. Приведенное здесь число — 503 единицы — лучше соотносится с данными о количестве находившихся в войсках машин. В книге «Оружие Победы» говорится о 523 выпущенных Т-28. Однако для советской статистики расхождение в 20 машин можно принять как допустимое.

Корпус танка представлял собой коробку, собранную из катаных броневых листов, сваренных между собой встык. Передняя часть корпуса была скошена для увеличения обзора механика-водителя и уменьшения мертвого пространства перед танком. На стыке верхнего переднего наклонного листа, лобового вертикального и днища вваривались угольники, придававшие лобовой части корпуса необходимую прочность. Сверху к переднему наклонному листу приваривались две вертикальные стенки верхней части кабины механика-водителя. Спереди кабина закрывалась дверкой на петлях, которая откидывалась вперед при помощи двух рукояток изнутри. В дверке имелся откидной щиток на шарнирах с узкой прорезью, прикрытой триплексом. Сверху над дверкой — откидная крышка на петлях для посадки механика-водителя.

Снаружи напротив боевого отделения к стенкам корпуса крепились с каждой стороны ящики для приборов дымопуска. Днище корпуса имело восемь люков в моторно-трансмиссионном отделении, предназначенных для доступа к агрегатам, слива бензина и масла. Еще по шесть круглых отверстий с каждой стороны для прохода и крепления свечей амортизаторов размещались в выступающей части днища.

Верх моторного отделения — съемный, с откидной на петлях крышкой (для доступа к двигателю). В середине крышки — отверстие, над которым устанавливался колпак воздухозаборника. Справа и слева расположены жалюзи для впуска охлаждающего воздуха к радиаторам. За моторным отделением на крыше корпуса имелись два круглых отверстия для крепления патрубков выхлопных труб и отверстия под болты глушителя. Над отделением трансмиссии — съемный наклонный лист брони с круглым отверстием посередине для крепления диффузора вентилятора.

Боевое отделение отгорожено от моторного перегородкой, с квадратным отверстием для доступа к двигателю. Два круглых отверстия в бортах корпуса предназначались для доступа к приборам дымопуска. К днищу корпуса вдоль моторного отделения была приварена рама двигателя, первичной передачи вентилятора и КПП. Рама для прочности укреплялась двумя подкосами с каждой стороны; последние одновременно служили опорой для радиаторов. Справа и слева от подмоторной рамы в отделении трансмиссии располагались вертикальные ниши для бензобаков.

Главная башня — сварная, эллиптической формы, с развитой кормовой нишей. В задней стенке — круглое отверстие (на машинах ранних выпусков — вертикальная щель, закрытая заслонкой) для шаровой установки пулемета. На стенке ниши размещалась радиостанция. В крыше башни имелись два люка — круглой и прямоугольной формы (на машинах первых выпусков — один общий прямоугольный люк). Впереди люков — отверстия: два для закрытых броневыми колпаками перископических приборов и одно — для вывода привода к радиоантенне. На правой и левой стенках башни имелись круглые отверстия с задвижками изнутри для стрельбы из личного оружия, а выше и несколько впереди — смотровые щели с триплексами. Главная башня оснащалась подвесным полом, приподнятым над днищем корпуса. Пол крепился четырьмя кронштейнами к погону башни. Стойки сидений наводчика и командира имели снизу по 6 гнезд каждая для размещения снарядов. Между сиденьями была установлена стойка с 8 гнездами (на машинах первой серии — с 12 гнездами) под снаряды и шесть магазинов к пулеметам. Сиденье заряжающего (он же радист) крепилось шарнирно на задней стойке пола. Пол был прикрыт сверху резиновым рифленым листом.

Обе малые башни одинаковы по своему устройству — круглые, с выступом в передней части для шаровой установки пулемета ДТ. Различались они только расположением смотровых щелей.

Первоначально танк вооружался 76,2-мм танковой пушкой КТ-28 («Кировская танковая») обр. 1927/32 г., в установке которой использовалась качающаяся часть 76,2-мм полковой пушки обр. 1927 г. со следующими изменениями: укорочена длина отката с 1000 до 500 мм, увеличено количество жидкости в накатнике с 3,6 до 4,8 л, усилены салазки путем утолщения их стенок с 5 до 8 мм, введен новый подъемный механизм, ножной спуск и новые прицельные приспособления, удовлетворяющие условиям работы танкового экипажа.

Пушка была установлена в маске и имела телескопический и перископический прицелы. Телескопический прицел обр. 1930 г. располагался слева от пушки. Перископический прицел обр. 1932 г. был установлен на крыше башни с левой стороны и соединялся с пушкой «приводом к перископу». Кроме этих прицелов в крыше башни с правой стороны, симметрично с перископическим прицелом, располагалась командирская панорама. В 1938 г. танк получил 76,2-мм пушку Л-10 с длиной ствола в 26 калибров и начальной скоростью снаряда 555 м/с.

Пулемет ДТ («Дегтярев танковый») калибра 7,62-мм устанавливался в шаровом яблоке справа от пушки. Угол его горизонтального обстрела — 30°, угол возвышения — 30°, снижения — 20°. Для стрельбы назад в нише башни имелась шаровая (на танках ранних выпусков — бугельная) установка для запасного пулемета ДТ. С 1939 года по приказу Наркома обороны К.Е. Ворошилова пулемет в нише должен был располагаться постоянно. Эти пулеметы прозвали «ворошиловскими». Малые башни вооружались одним пулеметом ДТ в шаровой установке. Каждая башня могла вращаться от упора в стенку кабины механика-водителя до упора в стенку корпуса танка, горизонтальный угол обстрела при этом составлял 165°. На танках последних серий на люке наводчика появилась зенитная турельная установка П-40 с пулеметом ДТ, снабженным для стрельбы по воздушным целям коллиматорным прицелом. Боекомплект танка Т-28 состоял из 69 снарядов для 76,2-мм пушки и 126 пулеметных магазинов (7938 патронов).

На танках Т-28 всех серий устанавливался 4-х тактный 12-цилиндровый V-образный карбюраторный авиационный двигатель М-17Л. Эксплуатационная мощность двигателя — 450 л.с. при 1400 об/мин. Степень сжатия — 5,3, сухая масса двигателя — 553 кг. В качестве топлива использовался бензин марок Б-70 и КБ-70. Топливных баков — два, емкостью по 330 л каждый. Подача топлива — под давлением, бензопомпой. Масляный насос — шестеренчатый (на танках первой серии — поршневой). Карбюраторов — два, типа КД-1. Охлаждение двигателя — водяное, принудительное; емкость радиаторов 96–100 л. На машинах первой серии радиаторы имели разное число секций. Зажигание — от магнето. На танках первой серии — «Сцинтилла»; на последующих — магнето «Электрозавода».

Трансмиссия состояла из главного фрикциона (ГФ) сухого трения, пятискоростной КП (пять вперед, одна назад), имевшей блокировочное устройство, предотвращавшее переключение передач при невыключенном ГФ, многодисковых сухих бортовых фрикционов и двухрядных бортовых передач. Тормоза — ленточные с обшивкой феродо (кроме танков первой серии).

Подвеска танка — блокированная, состояла (применительно к одному борту) из двух подвешенных к корпусу тележек. В каждую тележку входили три каретки, связанные между собой рычагами, а каждая каретка в свою очередь включала две пары катков, соединенных между собой балансиром. Все каретки были подрессорены цилиндрическими спиральными пружинами. Наибольшая нагрузка на пружину в средних катках от собственной массы танка достигала 1 950 кг. Наружный диаметр катка — 350 мм. Число поддерживающих катков на каждой стороне — по четыре спаренных, с резиновыми бандажами, диаметром 280 мм. Ведущие колеса цевочного зацепления с диаметром делительной окружности 720 мм и 17-ю зубьями, расположены сзади. Зубчатые венцы — съемные. Направляющие колеса — литые со стальным штампованным ободом и резиновым бандажом. Наружный диаметр колеса — 780 мм. Натяжное приспособление — винтовое, с помощью кривошипа. Гусеница длиной 15800 мм состояла из 121 стального литого трака. Ширина трака — 380 мм, длина — 170 мм, шаг гусеничной цепи — 130 мм.

Схема электрооборудования — однопроводная, напряжением 12 В, за исключением стартера (24 В). Начиная с машин второй серии 24 В требовал и мотор вращения главной башни.

Мощность генератора — 1000 Вт. Освещение: 2 передних фары, 2 задних сигнальных фонаря, 3 лампочки щитка водителя, 2 переносных лампочки, 6 штепсельных розеток (3 в главной башне, по одной — в малых и одна в отделении трансмиссии), 4 плафона (2 в главной башне и по одному — в малых), гудок «ЗЕТ» вибраторного типа.

На танках Т-28 первоначально устанавливалась радиостанция 71-ТК-1. Начиная с 1935 года ее сменила радиостанция 71-ТК-З с двумя вариантами питания: умформерным и батарейным. 71-ТК-З — наиболее массовая танковая радиостанция довоенных лет. Это была специальная приемо-передающая, телефонно-телеграфная, симплексная радиостанция с амплитудной модуляцией, работающая в диапазоне частот 4 — 5,625 МГц, которая обеспечивала дальность связи телефоном на ходу до 15 км и на стоянке до 30 км, а телеграфом на стоянке — до 50 км. Масса радиостанции без антенны — 80 кг. Для внутренней связи в танке имелся танкофон на 6 человек. На машинах первой серии устанавливался прибор типа «Сафар».

Стационарное противопожарное оборудование состояло из баллона с четыреххлористым углеродом емкостью 3 л, установленного сверху на стенке под правым радиатором. Кнопка для тушения пожара — у водителя. Кроме стационарного имелось еще два ручных баллона. Танк оборудовался также двумя приборами дымопуска ТДП-3, размещенными по бортам в специальных броневых ящиках.