На основании утвержденного задания, КБ Научно-технического комитета (НТК) ВМФ проработало три варианта основных ТТЭ корабля: по ОТЗ ГМШ с водоизмещением около 25 000 т; при сниженных требованиях по бронированию и скорости хода — около 18 000 т, по предложениям КБ НТК — около 20 000 т. По результатам проработки НТК доложил главкому ВМФ свои соображения о целесообразности изменения предварительного задания, в которых отмечалось несоответствие основных ТТЭ, указанных в ОТЗ, назначению корабля и предлагалось принять в качестве главного калибра для него 220-мм артиллерию (что обеспечило бы превосходство этого крейсера над всеми существующими крейсерами с 203-мм артиллерией), увеличить количество 100-мм орудий ЗКДБ и 37-мм зенитных автоматов, установить вместо пулеметов 20-мм автоматы, сократить количество самолетов, уменьшить толщины бронирования, скорость хода и дальность плавания. Уточнение требований предварительного ОТЗ задержалось в связи с началом Великой Отечественной войны.
С учетом опыта боевых действий на море в ходе Второй мировой войны и предложений НТК в 1943–1945 годах ОТЗ на проектирование тяжелого крейсера проекта 82 неоднократно изменялось с уточнением основных задач корабля, состава его вооружения, бронирования, водоизмещения, скорости хода и дальности плавания.
Во второй редакции ОТЗ, утвержденной наркомом ВМФ в сентябре 1943 года, назначением крейсера определялось решение следующих задач: придание устойчивости действиям легких сил в составе эскадры и при самостоятельных операциях, действия на коммуникациях противника, обеспечение боевой деятельности авианосцев и совместные действия с ними в качестве основного крупного артиллерийского корабля, подавление береговых батарей среднего калибра при содействии приморскому флангу армии и поддержка высадки десанта.
В этой редакции ОТЗ главный калибр увеличивался до 220 мм, а кроме ЗКДБ (100-мм) предусматривался и универсальный (130-мм), значительно возрастало количество 37-мм зенитных автоматов, содержались повышенные требования по мореходности (использование оружия при волнении моря до девяти баллов). При таком усилении вооружения водоизмещение ограничивалось величиной 20 000—22 000 т.
По ОТЗ 1943 года ЦКБ-17 до конца мая следующего года проработало восемь вариантов основных ТТЭ корабля проекта 82. Эти проработки показали несовместимость ряда требований задания (по составу вооружения, объему бронирования, водоизмещению и скорости хода).
В третьей редакции ОТЗ, утвержденной Н.Г. Кузнецовым в ноябре 1944 года, назначение крейсера и главный калибр артиллерии сохранялись по второй его редакции, универсальный калибр усиливался за счет исключения ЗКДБ, калибр мелкозенитной артиллерии (МЗА) повышался до 45 мм и, дополнительно к нему, предусматривался второй калибр — 23 мм, снижались требования к непотопляемости и скорости хода. При указанных изменениях водоизмещение КРТ ограничивалось пределами 25 000—26 000 т. В сентябре 1945 года последовало уточнение величины второго калибра МЗА, которая была изменена на 25-мм.
В конце 1946 года ЦНИИВК и ЦКБ-17 представили в УК ВМС результаты проработки четырех вариантов основных элементов проекта 82 по ОТЗ 1944 года. Они были рассмотрены 13 января 1947 года комиссией под руководством адмирала И.С. Юмашева. На этом заседании на вопрос командующего КБФ адмирала В.Ф. Трибуца — «в чем устарел проект 69?» — докладывавший о результатах проработки начальник КБ ЦНИИВКа Л.А. Гордон ответил: «недостаточным артиллерийским зенитным вооружением, отсутствием радиолокационного вооружения и неудовлетворительной непотопляемостью (главным образом, из-за отсутствия днищевой защиты)». В своем заключении, после обсуждения проработок, Юмашев отметил, что «для такого большого корабля со сравнительно сильной защитой главный калибр артиллерии 220 мм безусловно мал».
Постановлением СМ СССР от 17 января 1947 года Н.Г. Кузнецов был смещен с должности заместителя министра Вооруженных Сил и главкома ВМС. На его место назначили адмирала И.С. Юмашева, до этого командующего ТОФ. Поэтому дальнейшее рассмотрение вопросов проектирования тяжелого крейсера проекта 82 и принятие по ним решений происходили без Кузнецова.
В конце января 1947 года вопросы создания крейсеров для ВМС СССР рассматривались на специальном совещании по военному судостроению в Кремле с участием И.В. Сталина, где он высказал пожелание иметь на них 305-мм артиллерию ГК. По итогам совещания постановлением Совета Министров СССР от 28 января 1947 года министерствам Вооруженных Сил (МВС) и судостроительной промышленности (МСП) поручалось проработать ряд вариантов проекта 82 с 305-мм и 220-мм артиллерией ГК и в двухмесячный срок представить их на рассмотрение правительству.
Во исполнение этого поручения в начале февраля того же года новый главком ВМС Юмашев утвердил ОТЗ на проработку указанных вариантов. Заданием на разработку вариантов проекта 82 с 305-мм ГК назначение корабля определялось решением задач: придания боевой устойчивости легким силам, действующим в составе маневренных соединений; уничтожения крейсеров противника, вооруженных 203-мм и 152-мм артиллерией в морском бою; нанесения мощных артиллерийских ударов по особо важным береговым целям в операциях против баз и побережья противника (как при самостоятельных операциях, так и при взаимодействии с приморским флангом своих войск и высадке десантов).
При разработке этих вариантов надлежало рассмотреть различные составы артиллерии главного калибра (8—12 305-мм орудий в двух- или трехорудийных башенных установках) и универсального (130-мм или 152-мм орудия в двухорудийных башенных установках), при одинаковом составе МЗА (45-мм и 25-мм автоматы). По авиационному вооружению требовалось рассмотреть два варианта: первый с четырьмя катапультными истребителями-разведчиками-корректировщиками (с хранением двух из них в ангаре) и двумя поворотными катапультами, второй — без базирования на корабле самолетов. Скорость полного хода устанавливалась не менее 32 уз (вариант — 33 уз), дальность плавания — 6000 миль экономическим ходом 18 уз, обеспечение использования оружия при состоянии моря 7–8 баллов.
Требования ОТЗ на разработку вариантов проекта 82 с 220-мм артиллерией отличались от задания 1944 года. Боезапас главного калибра сокращался со 170 до 125 выстрелов на ствол, количество 130-мм универсальных (зенитных дальнего боя) орудий — с шестнадцати до двенадцати, боезапас 45-мм автоматов с 1500 до 1000 выстрелов на ствол. Количество 25-мм автоматов увеличивалось с двадцати до тридцати двух, а их боезапас сокращался с 3000 до 2500 выстрелов на ствол.
В середине того же месяца приказом МСП исполняющим обязанности главного конструктора проекта 82 назначили Л.В. Диковича (до этого — начальника корпусного отдела ЦКБ-17, имевшего большой опыт работы по легким крейсерам проектов 26, 26-бис и 68, тяжелым крейсерам проекта 69 и линкорам проекта 23, руководителя проектных проработок по проекту 82).
По этим ОТЗ КБ ЦНИИВК разработало и в марте 1947 года представило в УК ВМС восемь вариантов корабля водоизмещением от 25 300 до 47 800 т, а ЦКБ-17 в апреле того же года представило в МСП и УК ВМС 14 вариантов корабля с водоизмещением в тех же пределах. По результатам их разработки ЦНИИВК подготовил проект ТТЗ на проектирование тяжелого крейсера.
Одновременно, в обеспечение проработок ЦНИИВК и ЦКБ-17 по заданию Артиллерийского управления ВМС, ЦКБ-34 Министерства вооружения возобновило работы по созданию 305-мм корабельной башенной артиллерийской установки, прерванные с началом Великой Отечественной войны.
По техническому проекту башни МК-15 с качающейся частью Б-50 для проекта 69 при длине стволов 54 калибра могли обеспечить начальную скорость снаряда 900 м/с и дальность стрельбы 257 кбт. На новых 305-мм установках предполагалось внедрить достижения технического прогресса того времени: дистанционное управление наведением башен и стволов и радиолокационное управление стрельбой, повысить пожаробезопасность и живучесть, уменьшить на 25 человек (примерно на 30 %) количество обслуживающего установку личного состава.
В конце марта 1947 года заместитель министра вооружения В.М.Рябиков сообщил ВМС результаты новых проработок по двух-и трехорудийным башенным АУ с длинноствольными (61 калибр) 305-мм орудиями повышенной баллистики с начальной скоростью снаряда 950 м/с и максимальной дальностью стрельбы до 290 кбт.
Из проработанных по ОТЗ ВМС вариантов проекта 82 в августе 1947 года на рассмотрение правительства министры Вооруженных Сил, судостроительной промышленности и вооружения (соответственно Н.А. Булганин, А.А. Горегляд и Д.Ф. Устинов) представили три варианта: два с 305-мм и один с 220-мм артиллерией ГК.
В их докладе Сталину отмечалось, что представление двух первых вариантов корабля (с одинаковым вооружением и различной толщиной брони главного бортового пояса), объясняется различием позиций МВС и МСП по оптимальной толщине брони.
