При рассмотрении проектов было принято решение первоочередной задачей считать модернизацию вооружения закупленного образца. Эта задача была поставлена танковому отделу ХПЗ совместно с московским КБ Оружобъединения и конструкторами НАТИ в начале 1932 года и заключалась в установке 76-мм противоштурмовой пушки Гатфорда, 4 пулеметов ДТ с боекомплектом 60 выстрелов и 6000 патронов и мощного бронирования 45, 25 и 20 мм.
Модернизацией танков БТ также занимались коллективы конструкторско-испытательного бюро УММ РККА под руководством Н.И.Дыренкова и заводов «Красный Путиловой» и «Красный Пролетарий». В 1932-1933 гг. этими коллективами были разработаны и изготовлены экспериментальные образцы башен под установку 76,2-мм полуавтоматической и полковой с укороченным откатом пушек. Еще в 1931 году Дыренковым был разработан проект модернизации вооружения танка БТ с установкой 37-мм пушки во вращающейся башне, а 76,2-мм пушки — в лобовом листе корпуса машины. Проект был не принят из-за малых размеров боевого отделения, неудачной конструкции агрегатов трансмиссии и приводов управления на колесном ходу на две пары колес.
Второй вариант модернизации колесно-гусеничного танка БТ конструкции Н. И. Дыренкова оказался более удачным. Танк, получивший название Д-38, был разработан в конце 1931 — начале 1932 годов. В январе 1932 года был изготовлен опытный образец, причем гусеницы на нем были позаимствованы от второго закупленного «Кристи» M.I940, который находился в бюро на исследовании.
Машина отличалась от серийного танка БТ-2 установкой вооружения и изменениями в корпусе, связанными с установкой новой башни. Были разработаны два варианта башни: сварная из плоских броневых листов и куполообразня, штампованная.
В качестве основного вооружения на машине предполагалось установить 76,2-мм противоштурмовую пушку Гатфорда, но был изготовлен лишь деревянный макет башенной установки. На опытном образце была установлена 76,2-мм пушка ПС-3 (полковая пушка обр. 1927 г. с укороченным откатом), которая монтировалась на цапфах на специальной станине, приваренной к башне. Максимальный угол возвышения составлял 25 градусов. Для ведения стрельбы при орудии был сохранен штатный прицел полковой пушки обр. 1927 г., для которого в броне башни были сделаны специальные окна. Подъемный механизм был сохранен от полковой пушки. Бронировка орудия на машине не устанавливалась. Справа от пушки автономно размешался пулемет ДТ. Боекомплект машины состоял из 50 выстрелов к пушке и 2700 патронов к пулемету ДТ.
