Произошедшая в июле 1937 года полная смена руководства УМС (10 июля был снят с должности и арестован В.М.Орлов, а вскоре и его ближайшие помощники) не отразилась на судьбе проекта линкора «А». Принятые при репрессированных флагманах решения по кораблю остались практически неизменными. Совершенно иная ситуация сложилась вокруг проекта линкора «Б». Как отмечалось выше, сомнения в целесообразности создания «малого линкора» с 305-мм орудиями ГК прозвучали еще осенью в заключении главного наблюдающего А.Э. Цукшвердта по эскизному проекту 25.
В представленном ЦКБ-17 на рассмотрение в середине мая техпроекте 25 (руководители разработки В.А. Никитин и В.П. Римский-Корсаков) стандартное водоизмещение линкора «Б» было получено 35 950 т, а скорость полного хода — 33,5 уз при номинальной мощности ГЭУ 268 000 л.с. и 35 уз при ее форсировании до 300 000 л.с.
В своих заключениях УК УМС и ГУ НКОП констатировали, что проект требует переделки по ряду существенных пунктов, в первую очередь — из-за необходимости усиления бронирования. Устранение отмеченных недостатков привело бы к увеличению водоизмещения до 37 300 т и заняло бы 2,5 месяца. Эти предложения 3 июля 1937 года были доложены КО и, в основном, приняты им, однако, стандартное водоизмещение корабля установили в 36 800 т, а скорость полного хода — 35 уз.
С арестом прежнего руководства УМС, естественно, появилась возможность свободно критиковать принятые им решения. Развивая и обостряя свои мысли, изложенные еще в заключении по эскизному проекту 25, А.Э. Цукшвердт 21 июля 1937 г. докладывал врио наморси Л.М. Галлеру, что в связи со сменой руководства УМС основные установки проектирования ЛК «Б» должны быть утверждены заново или отвергнуты. Далее он подверг ТТЗ и проект 25 жесткой критике, отметив нечеткость назначения корабля («корабль на многие годы должен истреблять всякие крейсера и ЛК «Дойчланд», позднее к этим задачам словесно была добавлена возможность сражения с линкором типа «Шарнхорст»), в результате, для истребления крейсеров линкор «Б» слишком велик и дорог, а для борьбы с линкорами очень слаб. Для решения задач морской обороны страны, докладывал А.Э. Цукшвердт, рисуется необходимой постройка трех типов крупных кораблей: линкоров типа «А» с девятью 406-мм орудиями (для ТОФ), типа «Б» с девятью 356-мм орудиями, со скоростью 30–32 уз (для европейских морей); а для истребления крейсеров — тяжелый крейсер с 12 254—280-мм орудиями, скоростью хода 34–35 уз и водоизмещением 26 000— 30 000 т.
В целом проект 25 был расценен как вредительский, и 13–15 августа 1937 года состоялось постановление КО о прекращении работ по нему. Постановлением предусматривалось проектирование линкора «Б», но уже с 356-мм артиллерией ГК, а также тяжелого крейсера с 254-мм орудиями ГК. Комиссией под председательством флагмана флота 2 ранга С.П. Ставицкого был разработан проект ТТЗ на линкор проекта 64, основным назначением которого стало «создание устойчивости маневренному соединению флота вдали от своих берегов и использование своей 356-мм артиллерии в комбинации с другими средствами соединения для уничтожения современных линкоров противника, вооруженных артиллерией до 406 мм включительно».
Корабль должен был иметь три 356-мм трехорудийных, шесть 152-мм двухорудийных, четыре 100-мм двухорудийных и шесть — восемь 37-мм четырехорудийных артустановок, конструктивную защиту от 406-мм снарядов, 500-кг авиабомб и торпед. Скорость полного хода была определена в 28–29 уз.
Проект разрабатывался в ЦКБ-17 под руководством А.И. Маслова. К концу 1937 года стандартное водоизмещение линкора с 356-мм броневым поясом достигло 48 000 т., а полное — 53 000 т. ГЭУ была принята трехвальной, унифицированной с проектом 23, что обеспечивало скорость хода 29 уз.
Таким образом, по своим главным размерениям и скорости хода корабль проекта 64 приблизился к линкору проекта 23, заметно уступая ему по мощи артиллерии ГК и броневой защиты. 26 декабря материалы проекта 64 рассматривались Военным Советом Морских сил РККА под председательством Л.М. Галлера. Не одобрив проекта, Совет рекомендовал переделать его, уложившись в стандартное водоизмещение 45 000 т. и обеспечив скорость хода 32 уз. В конце января 1938 года резко отрицательное заключение по проекту выдало и УК УМС, с его выводами 1 февраля согласился и начальник созданного в начале 1938 года Главного морского штаба Л.М. Галлер. В феврале руководство Наркомата ВМФ, получив соответствующее соизволение И.В. Сталина, окончательно отказалось от линкора «Б» в пользу одного «линкора наиболее сильного типа», и проект 64 был закрыт.
Июльское и августовское постановления КО по проектированию линкоров поставили КБ-4 в сложное положение. С одной стороны, предлагалось завершить разработку технического проекта 23 по новому варианту III к 15 октября 1937 года, а с другой стороны — учесть в нем результаты проводимых опытных работ по бронированию и ПМЗ, основной объем которых в заданный срок (к 15 сентября) заведомо не мог быть выполнен. Это изначально обрекало начатый КБ-4 еще в июле III вариант проекта на переработку — тем более, что не были закончены и работы основных контрагентов по вооружению и главным механизмам. Так оно и произошло.
Одним из наиболее важных опытовых объектов, от результатов проведения экспериментов с которым зависел выбор системы горизонтального бронирования линкоров, явился так называемый «сухогруз» — списанный старый коммерческий пароход, переоборудованный в конце 1936 года в «звено из 4-х бронеотсеков», являющееся целью для бомбометания с воздуха. Палубы отсеков были забронированы по различным схемам.
Результаты испытаний оказались чрезвычайно ценными и во многом неожиданными. До этого во всех наших проектах линкоров и тяжелых крейсеров главной броневой палубой являлась третья сверху (как и на итальянских кораблях). Опыты показали, что более рациональной в расположении палубной брони нужно считать систему с более толстой средней палубой и менее толстой нижней.
Но время уже было упущено, и III вариант технического проекта 23 был в ноябре 1937 года представлен на рассмотрение без необходимых изменений в горизонтальном бронировании и с другими отступлениями от задания. При стандартном водоизмещении 57 825 т. (вместо 55 000—57 000 т. по заданию) и полном 63 900 т. длина корабля по КВЛ составила 260 м, наибольшая ширина (по булям) 38,5 м, предельная осадка 10,35 м; при дальнейшем проектировании эти главные размерения изменялись уже очень незначительно, а длина по КВЛ вообще не менялась. Проведенные в НИВК модельные испытания позволяли надеяться на достижение скорости хода 29,5 уз при форсаже ГЭУ (ТТЗ требовало 30 уз). Тоньше заданной (25 вместо 40 мм) была принята толщина броневых палуб в оконечностях. В основном варианте III 152-мм орудия ПМК размещались в шести двухорудийных башнях; был проработан и подвариант (по аналогии с вариантом I) с четырьмя трехорудийными башнями ПМК, привлекательность которого заключалась прежде всего в меньшей скученности артустановок в средней части корабля.
В подписанном новым наморси М.В. Викторовым (назначенным на эту должность 15 августа 1937 года) «Решении Военного Совета МС РККА по техпроекту 23», одобренном на состоявшемся 27 ноября заседании с представителями НКОП и командующими флотами, говорилось: «…считать необходимым произвести доработку проекта… При доработке принять как основу следующее бронирование ЛК «А»: палуба полубака — 25 мм, верхняя палуба — 152 мм, средняя палуба — 60 мм. Главный броневой пояс (380 мм)… продлить вверх до верхней палубы, бортовую обшивку полубака утолстить с 20 до 25 мм для получения гарантий взведения взрывателей снарядов». Предполагалось также защитить погреба кормовых 100-мм артустановок от 406-мм фугасных снарядов. Окончательный выбор ПМЗ требовалось произвести на основании испытаний натурных отсеков (в 1937 году было испытано 24 масштабных отсека), а до их окончания «базироваться на итальянской системе». Позже Военный совет МС РККА согласился с предложением бюро о сокращении количества счетверенных 37-мм автоматов с 10 до восьми.