过于贪大求全的X型大型巡洋舰方案
“Х”型大型巡洋舰计划被取消后，苏联造船工业部在1937年11月1日提交了代号69工程的新型重巡洋舰战术技术任务书，并得到了新任海军首长米哈伊尔·弗拉基米罗维奇·维克多罗夫的批准。69型重巡洋舰的初步设计工作交给了第17中央设计局负责，该型舰的主要战斗使命包括：
在编队战斗中同敌方巡洋舰，特别是重巡洋舰交战；
保障己方轻型舰艇兵力活动，支援轻型舰艇在开放水域的行动；
独立地破坏敌方的海上交通线。
根据战术技术任务书，设计之初的69型重巡洋舰拥有140毫米厚的舷侧主装甲带、80毫米厚的中甲板和20毫米厚的下甲板。标准排水量大致确定为24800吨，航速33.3节，主尺度为：舰体全长232米，最大舰宽26.6米，满载吃水深度8.4米。当苏联人得知德国正在建造两艘装备280毫米主炮的“沙恩霍斯特”级战列巡洋舰后，认定该型舰的各项性能指标将远远超过条约型重巡洋舰，甚至优于所有现役的战列巡洋舰。1937年8月，海军副人民委员伊萨科夫提出对69型重巡洋舰进行重新定位，并修改其战术技术任务书，要求该型舰能够对抗“沙恩霍斯特”级。经修改的战术技术任务书于10月被提交给海军人民委员部和造船工业人民委员部，此时其标准排水量已经上涨到32870吨。
经审核评估， 委员会认为69型重巡洋舰搭载的305毫米新型主炮在口径、数量、威力以及射速上都符合海军提出的任务需求； 8门130毫米副炮的数量无法在海战中抵挡多艘驱逐舰从不同方向发起的进攻，威力也难以对付轻巡洋舰，因此至少需要与轻巡洋舰同等级火力（152毫米）的副炮。最后委员会建议海军将Б-28型130毫米副炮塔换成为23型战列舰（苏联级）准备的152毫米副炮塔。
委员会给出的研究结果交由第17中央设计局继续修改后的项目设计工作。第17设计局在1938年底完成了初步设计的修正案，除了更换新型152毫米副炮外，还加厚了艏横舱壁、指挥塔以及副炮炮塔的装甲厚度，排水量小幅增加至35000吨。1939年1月，海军人民委员弗里诺夫斯基和造船工业部人民委员捷沃相共同向国防委员会上报了修改后的69型重巡洋舰初步设计方案，随后第17中央设计局开始展开更为具体的技术设计。
1939年7月13日，苏联人民委员会下设国防委员会签发第195号绝密决议批准了69型重巡洋舰的初步设计方案，决议书后的附件中还列出了一份《69型重巡洋舰的战术技术诸元一览表》：
标准排水量不超过 35000 吨；
试航排水量不超过 38000 吨。
主机额定功率下， 在海况和风力不超过 3 级的深水区的试航航速 32 节；
主机 2 小时短时过载航速 32~33 节；
主机正常输出功率 201000 马力；
主机 2 小时短时过载输出功率 231000 马力；
14~17 节经济航速下的航程为 6000 海里（燃油满载）。
主炮：3座МК-15型三联装炮塔，2座在舰首，1座在舰尾；搭载9门305毫米火炮，弹丸重470千克，发射初速900米/秒，射速3.2发/分钟，每门火炮的弹药基数100发。
副炮：4座带有轻装甲防护的МК-17型双联装炮塔，布置在两舷；搭载8门152毫米火炮，弹丸重55千克，发射初速950米/秒，射速7.5发/分钟，每门火炮的弹药基数为150发。
远程高炮：4座带有轻装甲防护的М3-16型双联装炮塔，布置在两舷；搭载8门100毫米火炮，弹丸重15.5千克，发射初速900米/秒，射速16发/分钟，每门火炮的弹药基数为300发。
近程高炮：7座带有轻装甲防护的46-К型四联装炮塔，布置在两舷和舰桥前方；搭载28门37毫米自动火炮，弹丸重0.7千克，发射初速915米/秒，每门火炮的弹药基数为 800发。
航空设施：搭载2架КОР-2型水上飞机（未设置机库），1部弹射器。
垂直装甲（表面硬化钢）：主装甲带厚230毫米，艏横舱壁厚330毫米，艉横舱壁厚275毫米，主炮塔座圈厚330毫米（中甲板上），战斗指挥室正面厚330毫米。
水平装甲（均质钢）：中甲板厚90毫米，下甲板厚30毫米。
炮塔正面厚305毫米。
防雷保护：“美国”式水下防雷结构（4道隔舱壁），舯部宽6米、艏艉两端宽不超过4米。
定型的69型重巡洋舰方案
根据1939年度海军舰艇建造计划，位于列宁格勒的第194造船厂（马尔蒂造船厂）和位于尼古拉耶夫的第200造船厂（61个公社社员造船厂）被确定为69型重巡洋舰的承建船厂，每家船厂各建造2艘。为此，第194造船厂将该厂最大的南侧船台予以修复重新投入使用，而第200造船厂则新建了一座3号船台。1939年11月30日，第194造船厂开工了69型重巡洋舰的首舰“喀琅施塔得”号，2号舰“塞瓦斯托波尔”号的开工日期实际上比首舰更早：该舰在1939年11月5日就在第200造船厂铺下了龙骨。
69型竣工想象图
尽管两艘“喀琅施塔得”级重巡洋舰的建造进度都受到斯大林的亲自监督，而且刚开工时的船体建造工作进展十分顺利，但随着船壳装配阶段的结束，配套设备和舰载装备的供货严重拖延问题就逐渐暴露出来了。
为了保证首舰“喀琅施塔得”号与2号舰“塞瓦斯托波尔”号能够在1943年前竣工并交付海军，造船工业人民委员部不得不开始寻求从国外直接采购现成的武器系统和舰用装甲钢材。在这一提议的驱动下，以捷沃相为首的一支苏联代表团打着“经济委员会”的名义于1940年月前往德国与著名的克虏伯公司就购买“俾斯麦”级战列舰上的双联装38毫米主炮塔进行谈判。
根据1940年4月12日由国防人民委员会批准的技术设计方案以及苏联与德国在1940年2月11月签订的贸易协定，已开工建造的“喀琅施塔得”号和“塞瓦斯托波尔”号重巡洋舰将按照换装德制380毫米双联装炮塔的69N型的设计方案予以建成，主要是换装“克虏伯”公司的380毫米主炮及其配套的火控系统；根据1940年4月12日批准了技术设计方案，为69型重巡洋舰从国外进口其他所需的设备。与先前批准的技术设计方案相比，修改后的方案进行了如下修改：
更换主炮塔；
彻底修改前部主炮塔弹药库并变动了后部主炮塔弹药库的位置；
经过设计变更后，69型重巡洋舰的排水量预计将在69型巡洋舰的基础上增加800吨，
吃水增加到9米，航速和续航力则基本不变。
六座380毫米舰炮双联装炮塔交付给苏联的日期如下：
I 号炮塔：1941年10月5日至1942年2月28日；
II 号炮塔：1941年12月5日至1942年3月31日；
III 号炮塔：1942年2月5日至1942年4月3日；
IV 号炮塔：1942年5月5日至1942年11月30日；
V 号炮塔：1942年8月5日至1942年12月31日；
VI 号炮塔：1942年11月5日至1943年3月28日；
弹药（每门炮购买480发炮弹）分两批交付，交货日期分别定在1942年7月1日和1943年2月1日。
按照两国签署的政府间协议，除了380毫米主炮塔、弹药以及火控设备外，与德国的交
易中还包括在1940~1941年间向苏联交付约3万吨舰用装甲板，其中用于69И型重巡洋舰上的包括厚度为330毫米的艏横舱壁装甲、275毫米厚的艉横舱壁装甲以及主炮塔座圈装甲。
更换德制380毫米双联装炮塔的69N型重巡洋舰方案
虽然苏联按照合同内容按时付清了5000万马克的预付款项，但德方并没有履行义务，甚至还推迟了向苏联交付主炮塔和火控系统有关文件和技术资料的时间，导致69И型重巡洋舰的建造工作进一步发生延误。而随着国际军事政治形势的变化，苏联人民委员会和联共（布）在1940年10月19日颁布的关于1941年造舰计划的命令中，决定停止开工新的战列舰和重巡洋舰，优先保障23型战列舰“苏维埃俄罗斯”号与2艘69И型重巡洋舰的建造，同时将重巡洋舰的下水时间推迟到1942年的第三季度；380毫米主炮的问题拟于不晚于11月中旬前解决。
69N型重巡洋舰竣工想象图
卫国战争爆发后的194年7月10日，苏联国防委员会颁布第86号决议，下令中止69/69И型重巡洋舰的全部建造工作。此时“喀琅施塔得”和“塞瓦斯托波尔”号的技术准备程度均为12%左右。而当1941年8月16日德军占领尼古拉耶夫时，“塞瓦斯托波尔”号重巡洋舰已经完成了大约 5000 吨结构件的装配工作，当年夏秋，“喀琅施塔得”号重巡洋舰的装甲也被挪用，以就近支援列宁格勒的防御设施的建造。
德国侦察机拍摄到的“喀琅施塔德”号的舰体
在德军占领尼古拉耶夫期间，“塞瓦斯托波尔”号重巡洋舰的整个艏部结构和下甲板都被切割回收，舰体前部的第1号至第4号锅炉舱的舱壁、安装基座和上层船底都被拆毁。遗留在船台上的船体剩余金属仅剩下约3000吨，包括部分厂内备料在内的大约500吨金属被运回了德国本土回炉再利用。而且由于部分龙骨墩、木垛和支撑柱被德国人拆除，“塞瓦斯托波尔”号的船体已出现大量不可修复的变形。苏军工程人员在收复尼古拉耶夫后曾对，“塞瓦斯托波尔”号进行仔细的勘察，认为其技术准备程度降低到了4%，该舰实际上已经报废。
德国投降前一个月，海军科学技术委员会向海军造舰总局提议，可以将船体保存情况相对较好的“喀琅施塔得”号重巡洋舰改建为航空母舰。根据原先69/69И型重巡洋舰的设计吨位，经过扩大舰内空间并加装飞行甲板，最多可搭载 76 架舰载机，飞行甲板的尺寸为260米×30米。舰上的自卫火力包括安装在稳定式炮座上的16门双联装130毫米高平两用炮以及16门双联装37毫米自动高炮。
在“喀琅施塔德”号基础上提出的改成航空母舰的69AB型方案
这一改建计划并未得到支持，因为在战后的第一个五年内苏联的造船工业和国防配套能力还未恢复到能够建造大型水面战斗舰的水平，对“喀琅施塔得”号重巡洋舰的修复和建造周期预期将超过5年。再加上“喀琅施塔得”号在卫国战争期间曾拆卸过装甲，实际技术准备程度已不足7%。最终库兹涅佐夫还是决定放弃这个前景不明的方案。而根据1947年3月24日苏联部长会议发布的关于处理战前未完工舰艇的命令，“喀琅施塔得”号与“塞瓦斯托波尔”号重巡洋舰的剩余船体在 1948 年间被拆毁解体。