15 марта 1941 года СНК СССР и ВКП(б) приказала Кировскому заводу начать выпуск танка Т-150 с серийным названием КВ-3 (в стадии проекта — КВ-220-2, не путать с КВ-220-1). Тем не менее, это название получил другой танк, отличавшийся от КВ-1 длиной корпуса, башней и рядом других агрегатов.

Однако, на фронте предпочли использовать накладные 25-мм бронеплиты, увеличивающие броню до 105 мм; иные танки укомплектовывались 95-мм литой башней — все эти модификации выглядели в сумме гораздо лучше, нежели наладка выпуска нового танка. Во многом это и стало причиной того, что в серию он так и не пошел. Еще одной причиной послужил перегрев двигателя, что делало эксплуатацию танка в плюсовых температурах невозможной. Так же важно добавить, что запуск в производство новых двигателей был бы слишком трудоёмким процессом в условиях военного времени.

КВ-150 отличался от базовой модели (КВ-1) более толстой броней, командирской башенкой с тремя устройствами наблюдения (перископический прицел ПТ-9, телескопический — ТОД-9, командирская панорама ПТ-К), измененными кронштейнами ходовой части, форсированным двигателем В-2 в 700 л.с. Следствием этого стало возрастание массы танка до 50 тонн.

Единственный КВ-150 убыл на фронт в 123-танковую бригаду 11 октября 1941. Данных о боевой истории танка нет.