В январе 1947 г. с предложением о развертывании НИОКР по созданию танков-амфибий, самоходных установок-амфибий и транспортных машин-амфибий в Главное оперативное управление Генерального штаба Вооруженных Сил СССР обратился Главный штаб Военно-Морских Сил. При этом в предложении, помимо разработки легких разведывательных танков-амфибий, предусматривалось создание танка-амфибии, основные характеристики которого при действиях на суше были бы не ниже, чем у Т-34-85.
При рассмотрении данных предложений в Научном танковом комитете ГБТУ ВС (НТК ГБТУ ВС) возможность изготовления плавающих боевых машин средней категории по массе была отклонена ввиду их сравнительно больших габаритов и недостаточной броневой защиты (из-за требований обеспечения плавучести), вследствие чего они становились весьма уязвимыми от огня противника. Кроме того, в это время НТК ГБТУ ВС уже развернул ОКР по оснащению средних и тяжелых танков специальными средствами индивидуальной переправы через водные преграды.
Разработка легкого разведывательного танка-амфибии и транспортных машин-амфибий типа открытых бронетранспортеров (БТР) также была признана НТК ГБТУ ВС нецелесообразной.
За возрождение легких танков в марте того же года выступил и командующий БТ и MB Группы советских оккупационных войск в Германии (ГОСВГ) маршал бронетанковых войск П.А. Ротмистров. По его мнению, таким типом боевых машин необходимо было оснащать, формируемые в это время, авиадесантные войска (Воздушно-десантные войска, или ВДВ - Прим. авт.), так как, несмотря на развитие военно-транспортной авиации (ВТА), она не могла осуществлять переброску по воздуху не только тяжелых, но даже средних танков. Кроме того, легкие танки были необходимы при ведении боевых действий на Ближнем и Среднем Востоке, где пропускная способность мостов на государственных шоссейных дорогах ограничивалась грузоподъемностью 12 тс, а большее количество остальных мостов было рассчитано только на 3 тс. На Восточном театре военных действий (ТВД) из-за отсутствия развитой железнодорожной сети танкам требовалось преодолевать большие расстояния своим ходом, а для этих целей более приспособленными являлись именно легкие машины. В связи с этим боевая масса нового легкого танка не должна была превышать 12 т.
Весной 1947 г. в КБ завода №40 выполнили эскизный проект авиатранспортабельного танка массой 4,5 т, во вращающейся башне которого размещалась спаренная установка 45-мм пушки обр. 1942 г. и 7,62-мм пулемета ДТ. Защита экипажа и внутреннего оборудования машины от пуль и осколков обеспечивалась 10-мм листами стальной брони высокой твердости. В качестве силовой установки предполагалось использовать шестицилиндровый карбюраторный двигатель ГАЗ-11 мощностью 63 кВт (85 л.с.). Ввиду недостаточной огневой мощи основного оружия проект одобрения не получил.
Поэтому НТК ГБТУ ВС в 1947 г. приступил к разработке ТТТ к легкому плавающему танку, получившему неофициальное название ПТ-20, и плавающему БТР на его базе. Согласно ТТТ танк должен был иметь боевую массу до 20 т и обладать огневой мощью и подвижностью на уровне среднего танка Т-34-85. Главной проблемой при создании ПТ-20 являлось обеспечение необходимого уровня защиты от снарядов малокалиберных автоматических пушек вероятного противника, что обуславливало наличие только противопульной (противоосколочной) броневой защиты. Один из основных доводов противников плавающего танка, касавшийся его герметизации, в связи с введением обязательного требования о применении на боевых машинах противоатомной защиты, был снят в конце 1940-х гг.
Разработанные ТТТ направили в КБ (конструкторский сектор) завода № 112 «Красное Сормово», где в том же году под руководством заместителя главного конструктора А.С. Окунева по данным требованиям выполнили эскизную проработку плавающего танка. В нем предполагалось установить 85-мм танковую пушку и дизель ДОГ-400 мощностью 294 кВт (400 л.с.) с горизонтальным оппозитным расположением цилиндров. Расчетная максимальная скорость движения танка по шоссе составляла 50 км/ч, на плаву — 12-14 км/ч. Противопульное бронирование должно было обеспечить защиту экипажа и внутреннего оборудования от бронебойных пуль калибра 14,5 мм. Запас плавучести машины достигался за счет навески на борта корпуса быстросъемных поплавков, изготовленных из алюминиевых сплавов, заполненных легким наполнителем.
В результате рассмотрения конструкторской документации в Министерстве транспортного машиностроения СССР было принято решение о нецелесообразности проведения дальнейших работ по этому проекту из-за большой трудоемкости работ по установке на машину специальных поплавков и необходимостью дополнительно иметь грузовые автомобили высокой проходимости для транспортировки плавсредств за танками к месту преодоления водной преграды.
Поэтому в план НИОКР на 1948-1949 гг. по военной технике для завода №112 «Красное Сормово» включили создание плавающего танка, способного преодолевать водные преграды без применения поплавков, только за счет собственного водоизмещения. Согласно скорректированным ТТТ боевая масса машины не превышала 15 т, мощность силовой установки составляла 211 кВт (300 л.с.), а калибр танковой пушки - 76,2-мм. При этом требования по максимальной скорости движения по шоссе и на плаву практически не изменились. По решению НТК ГБТУ ВС от Военного министерства ведущими представителями по данному танку были назначены инженер-майор И.В. Гавелов и инженер-капитан И.И. Иванча (по вооружению).
Эскизные проекты плавающего танка и БТР на его базе грузоподъемностью 2 тс завершили в июне-июле 1948 г. и представили на рассмотрение в НТК ГБТУ ВС, где они получили положительное заключение. Приказом по Министерству транспортного машиностроения №237 от 16 июля того же года заводу №112 «Красное Сормово» предписывалось завершить проектирование и к 1 июня 1949 г. изготовить и испытать по два опытных образца танка и БТР, которым были присвоены заводские наименования «Объект 101» и «Объект 102» соответственно. В технической литературе эти машины известны как плавающий танк Р-39 и плавающий БТР Р-40.
В процессе разработки технических проектов в августе—сентябре 1948 г. завод №112 «Красное Сормово» изготовил пять моделей различных вариантов танка Р-39 и БТР Р-40 в масштабе 1:5. После рассмотрения технических проектов и макетов машин НТК ГБТУ ВС 13 октября 1948 г. отправил на завод выявленные замечания и предложения по доработке их конструкции. Постановлением Совета Министров СССР №368 от 19 октября 1948 г. заводу №112 «Красное Сормово» был окончательно установлен срок изготовления опытных образцов танка и БТР — к 1 июня 1949 г., а также поставлена задача по выпуску и сдаче в войска во втором полугодии 1949 г. опытной партии из 40 танков Р-39 и БТР Р-40. Решение об изготовлении опытных образцов 5 ноября 1948 г. согласовал командующий БТ и MB маршал бронетанковых войск С.И. Богданов.
Первый опытный образец Р-39 изготовили на заводе №112 «Красное Сормово» в апреле—мае 1949 г. и 27 мая того же года предъявили к заводским испытаниям, которые он не выдержал из-за недостаточной остойчивости, малого запаса плавучести, низкой надежности некоторых узлов и агрегатов и своих неприемлемо больших размеров и массы. Кроме того, танк имел значительный дифферент на корму. Временно для уменьшения дифферента на корме корпуса машины установили дополнительные поплавки, а на носовой части — приварили стальные листы. На ходовых испытаниях на плаву гребные винты из-за недостаточного тягового усилия обеспечили танку скорость около 7 км/ч, вместо требуемых 10-12 км/ч.