在1959年，蘇聯技術轉移並協助中共裝配生產的第一種戰車：59式中型戰車服役後，緊接著中共繼續進行國產化戰車的開發。由於中蘇在1960年開始交惡，蘇聯撤走所有在中國的技術人員，使得中共只能憑手頭現有的技術基礎來發展下一代戰車。在規劃新一代戰車時，解放軍總部機關認為為了與強敵的重型戰車相抗，解放軍除了需大量配備中型與輕型戰車之外，也需要一定數量的重型戰車做重點部署。

在1960年10月19日，國防科工委正式下達重型戰車的設計任務，產品代號為WZ-111；隨後，裝甲兵技術部也在同年12月24日對重型戰車的開發補充了相關技術規定，隨後便展開WZ-111的研究論證工作。在1963年5月，國防科工委重新頒發WZ-111重型戰車設計技術任務書。在1964年6月10日，裝甲兵科研究院也下達「WZ-111重型坦克研究任務書（戰術技術性能要求）初稿」，進一步確立相關戰術技術指標，目標是「趕蘇超美」，性能要優於蘇聯在二次大戰時代推出的IS-2、T-10M重型戰車，以及美國在1960年開始服役的M-60戰車。依照中共情報部門對美蘇第一流戰車的情報蒐集，中共相關裝甲科研人員遂將趕超國外先進戰車作為目標。 在1963年10月，WZ-111的研發工作正式啟動，相關科研單位以「ＷZ-111重型坦克研究任務書初稿」為基礎，提出初步方案；同時，負責設計火砲的科研單位也依照相關要求，研發大口徑戰車砲。

在1965年，第一輛原型車出廠，隨即進行一連串測試工作，在測試中驗證性能並解決所有技術問題。測試課目包括原地啟動、30km綜合行駛測試、發動機與輔助系統性能測試、前離合器功能測試、各種路面條件下各檔直接分離轉向測試、各種路面條件下高/低速分離轉向半徑以及變化情況、分離轉向後車輛恢復直線行駛時發動機運作穩定性測試、直線行駛與越野行駛測試、轉動慣量測試等等。完成前述課目後，便進一步測試實驗車各部件的性能、強度、剛性、傳動與操縱裝置性能等等。

WZ-111的外型明顯有蘇聯T-10M重型戰車的影子，包括「犁頭」式車體正面裝甲以及流線型砲塔設計等等。WZ-111的戰鬥重量達46噸，遠高於59式的36噸。由於車重較大，WZ-111的履帶遂比先前59式戰車的明顯更寬，接地壓力反而比59式還低，增加了越野機動能力；WZ-111的驅動輪位於車尾，誘導輪位於車體前部，兩者外觀都十分粗大。然而WZ-111的整體結構也盡可能地縮小，車體全長（砲管向前）約10.625m，比50式多1.4m左右；車體寬度則為3.3m，僅略高於59式的3.27m；車體高度（至砲塔頂）約2.497m，與59式相仿。WZ-111的車體由鑄造與焊接結構合成，車體四周圍採用類似蘇聯戰車的傾角設計，能大幅增加避彈性能，使敵方穿甲彈更容易跳開。車體頂部裝甲由五塊裝甲板組成，在動力、傳動相關機械安裝位置設有裝甲艙門，以便對這些機械裝備實施維修或更換。為了盡量增加車內可用空間，WZ-111車體兩側向外延伸到履帶上部，在履帶上方到車體之間形成一個空間，而此種設計也與蘇聯戰車類似。WZ-111的駕駛席設置於車頭中央，不像59式等戰車將駕駛席設於車頭左側，使得WZ-111的駕駛員更能精確掌握方向，避免在某個方向形成死角。駕駛艙左側空間設置有電瓶，其兩側都設有砲彈艙。WZ-111的戰鬥室位於車體中段，裝有一座主砲塔。動力方面，WZ-111的發動機室位於車體後部，發動機採縱向安置。

動力方面，WZ-111裝備一具中共自製的高功率機械增壓柴油發動機，係以B-54型柴油機為基礎，最大功率達750馬力，使之推重比達到16.3馬力/噸，明顯高於59式的14.4馬力/噸，因此加速性能比較優異，最大路速在50km/hr以上，整體機動性能應該接近蘇聯T-10M。WZ-111的動力系統採用氣冷方式，其原理是利用發動機排出的廢氣形成的氣壓差，將外部的冷空氣吸入冷卻裝置，對水散熱器、機油散熱器進行冷卻；進器被加熱後，帶著熱能隨發動機廢氣一起排出車外。這種廢氣引流冷卻系統無須冷卻風扇，如此可簡化傳動裝置，省卻不必要的功率消耗，也降低了發動機運作與排氣的噪音。然而，廢氣引流冷卻裝置的體積較為龐大，增加了佔用的空間與重量；第二，此裝置使得發動機排氣背壓增加，使排氣溫度有所升高；再者以後如果要利用廢氣驅動渦輪增壓裝置時，就不能用於引射冷卻系統。因此，日後中共的戰甲車輛除如63式等裝甲運兵車採用廢氣引射冷卻裝置之外，國產戰車的主機仍採用風扇冷卻。WZ-111採用彈簧扭力桿懸吊系統，兩側各有七個小直徑承載輪以及三個頂支輪，增加承載輪的目的是降低接地壓力，此等設計也明顯受到T-10等蘇聯重戰車的影響。WZ-111的戰鬥室的底部設有車底燃料箱，可增加戰車的油料攜帶量；在行駛時，位於車底油箱的柴油透過一個吸油泵被自動引入主燃油箱內。相較於59式或後來的62式、69式等戰車，車內油箱大多分為前組、中組和外組，各組油箱之間相互隔絕，一組油箱用完後需以手動切換至另一組油箱，燃油的分配也需由手動汲取泵來進行，作業相當麻煩。

操縱方面，WZ-111計畫採用液壓動力輔助操縱系統，應是第一種打算採用液壓輔助操縱裝置的中共國產戰車，能大大減輕駕駛的操作負荷，使駕駛員在長時間行駛、作戰時能保持體力，減緩疲勞與犯錯機率；不過全液壓式操縱系統也具有結構復雜、成本偏高、故障率較高等缺點，操作時如果液壓輔助系統受損或失效，戰車就無法繼續運作；反觀機械式操縱裝置雖然操縱既費力又不便，但其結構簡單可靠且容易維修，萬一拉桿斷了，只需焊上、黏上即可，必要時甚至用鐵絲捆上也能應急一陣子。因此日後中共許多戰車使用拉桿式機械式操縱裝置外加液壓動力輔助，平時以動力輔助操縱，在液壓系統受損時則還有可靠的機械拉桿可用。WZ-111也打算配備核生化（NBC）警報與全車加壓裝置，車體擁有良好的密封性，透過加壓風扇在車內形成超壓，阻擋外界受污染的空氣進入。此外，WZ-111還配備自動滅火裝置。另外，WZ-111還打算配備地雷探測裝置，是中共第一種打算採用探雷裝置的戰車，設計思維頗具創意。

武裝方面，WZ-111仿效蘇聯T-10M，也配備一門122mm旋膛砲，車內共備彈32發。這門中共自產的122mm砲咸信衍生自蘇聯製y-174型，雖然沒有留下相關性能的文獻，但可從蘇聯T-10M的122mm砲的諸元一窺究竟；其砲身倍徑為55倍徑，能在1000m外擊穿185mm滾軋均質裝甲，發射高爆穿甲彈時穿甲力可達300mm，足以擊穿當時全球大多數戰車的正面裝甲，火力凌駕於蘇聯T-54/55的100mm戰車砲之上。砲塔內的相關裝備包括液壓驅動的砲身高低機與高低像穩定裝置、鏈帶式輸彈機、主動式紅外線夜視鏡等，並配備附帶電子光學轉換器的自動測距儀，能對1000m以上距離的目標進行精確測距瞄準。 至於WZ-111的輔助武裝則包括12.7mm高射機槍、7.62mm同軸機槍等。

就在WZ-111原型車完成初步測試之際，中共總部機關和國防工業部門卻基於國際間戰車主流發展的變化，對進行中的幾個戰車計畫進行重大調整，決定不再發展重戰車；在當時潮流之下，美蘇等先進軍事強權都以兼具強大火力、厚實裝甲與相當機動力的「主力戰車」（Main Battle Tank），取代以往分開發展的中型戰車與重戰車。因此，WZ-111重型戰車的發展與定型作業就此結束，唯一一輛原型車便停放在北京昌西平陽坊鎮的中國人民解放軍坦克博物館至今，只留下底盤，砲塔不知去向。除了上述因素外，由於當時中共相關工業技術基礎薄弱，經驗缺乏，WZ-111許多較高的技術指標如大功率發動機、液壓輔助轉向裝置、核生化防護系統、自動測距儀、輸彈機等，如期如質完成的機率恐怕也不高（事實上，1960至1980年代初期，中共許多好高騖遠、眼高手低的武器開發計畫都以失敗作收）。雖然無疾而終，但WZ-111仍然為中共戰車工業奠定了相當的研究基礎，並培養了一批人才。