По сравнению с М-34ФРНБ этот двигатель имел измененный картер, бронзовые (с покрытием свинцовистой бронзой, а не баббитом) вкладыши коренных опор с гиперболической расточкой, кожуха над клапанным механизмом из магниевого сплава, иной комплект агрегатов, удлиненный носок редуктора, усиленный коленчатый вал с измененной схемой смазки и четыре карбюратора К-4. В апреле 1938 г. мотор был выставлен повторно с усилением ряда деталей (вес поднялся до 763 кг), зато удовлетворительно отработал на станке 134 часа. После этого военные заказали опытную серию из 50 двигателей. Серийное производство М-34ФРНВ велось в 1939-40 годах.

На базе этой модификации тоже создали немало опытных вариантов. Для уже упоминавшегося истребителя И-21 сделали М-34ФРНВ-РС с паровым охлаждением этиленгликолем. Его испытывали на стенде, постоянно мучаясь с разъеданием прокладок. А вот летал ли он — неизвестно.

В мае-июне 1938 г. испытывался мотор с непосредственным впрыском топлива (с насосом высокого давления Б-3 и форсунками 3ФВ). Это улучшило высотные характеристики, а также позволило работать на более дешевом бензине. С впрыском мотор работал устойчивее, чем с карбюраторами К-4, но отметили ненадежность автоматики регулирования смеси.

Существовал также М-34НФ, опытный вариант с блоками типа ФРНВ, дополнительными масло- и бензонасосом, форсированный по оборотам и степени сжатия (до 7,0). Он имел приводной нагнетатель и два турбокомпрессора ТК-1. Карбюраторы К-4 были установлены после ПЦН. Этот мотор мощностью 787/ 985 л.с. испытывался в 1938-39 годах на самолетах Р-Зет и ТБ-3. В сентябре 1939 г. испытывали М-34ФРНВ-ТК, тоже с двумя ТК-1, предназначенный для высотного самолета БОК-17.

Схема установки агрегата центрального наддува АЦН на самолете ТБ-3 для улучшения высотных характеристик мотоустановки

Другие конструкторы тоже неоднократно пытались создать новые модификации микулинского двигателя. Намеревались присоединить два М-34 к общему редуктору, от которого шел удлиненный вал. Эта штука называлась «агрегатом товарища Дзюбы» и предназначалась для самолета-гиганта Г-1. В Военно-воздушной академии в марте 1934 г. проектировалась установка для стратосферного самолета из двух М-34, из которых один работал на винт, а второй вращал мощный нагнетатель. М-34, работавший на топливе с добавкой газообразного водорода, испытывался в ЦИАМ во второй половине 30-х годов. Можно назвать, например, еще использование М-34 для привода агрегата центрального наддува АЦН-1, сконструированного под руководством С.А. Трескина в 1935 г. Агрегат проходил летные испытания на ТБ-3.

В ХАИ в 1938 г. спроектировали для М-34Н паротурбинный нагнетатель ПТК. Котел стоял в развале цилиндров. Устройство использовало тепло от нагрева двигателя для образования пара, вращавшего турбину. Оно доводилось в Центральном котлотурбинном институте с 1939 г. В 1940 г. двигатель с ПТК проходил стендовые и летные испытания, но серийно не выпускался.

Выпуск авиационных вариантов М-34 (АМ-34) продолжался до 1940 г. А вот катерные модификации двигателя выпускались и далее. Разработка варианта для торпедных катеров, названной ГМ-34, велась с 1931 г. Он имел совершенно другой редуктор с реверс-муфтой РМ-1, позволяющей при неизменном направлении вращения коленчатого вала крутить винт в обе стороны. Так катеру обеспечивали задний ход. Предусматривалась также муфта свободного хода, расцепляющая вал мотора с валом винта. Новый редуктор проектировал В.М. Яковлев. ГМ-34 должен был отличаться также устройством выхлопной системы. Интересно, что в задании было записано: «...с забортным охлаждением». Но забортная вода — соленая! Пустить ее в рубашку блока означает сразу забить проходы солевыми отложениями. Возможно, имелась в виду двухконтурная схема с водо-водяными радиаторами.

Мотор АМ-34НФ с двумя турбонагнетателями ТК-1 на испытаниях, март 1938 г.	Мотор М-34ФРНВ на самолете ПС-124 (вид изнутри крыла), август 1939 г.