Для технологической проработки поступающей из Германии рабочей конструкторской документации (РКД) по крейсеру «Лютцов» (проект 83) в здании достроечного цеха завода № 189 организовали специальное «Бюро Л». Перевод этой РКД на русский язык, ее перевыпуск по действующей в СССР нормативной документации и решение с помощью немецких специалистов возникающих при достройке корабля конструкторских вопросов возложили на ЦКБ-17, как разработчика проектов крейсеров.

После приобретения «Лютцова» и обстоятельного изучения конструкторской документации по нему возник вопрос о целесообразности создания на этой основе более совершенных кораблей того же подкласса, вооруженных 203-мм артиллерией, которые явились бы дальнейшим развитием ряда новаторских решений проекта 83. По указанию Н.Г. Кузнецова ГМШ подготовил предварительное ОТЗ на проектирование подобного корабля (проект 82) с тем же составом артиллерии ГК, которое было утверждено наркомом ВМФ в середине мая 1941 года. В соответствии с этим ОТЗ назначением корабля определялось решение следующих основных задач: бой с тяжелыми крейсерами, вооруженными 203-мм артиллерией, уничтожение легких крейсеров противника, поддержка действий своих легких крейсеров, постановка активных минных заграждений, подавление береговых батарей среднего калибра при содействии приморскому флангу армии и поддержка высадки десантов, действия на коммуникациях противника.

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).