В 1964 году была разработана модель, испытания и доработка которой продолжались до принятия на вооружение в 1967 году. Танк, получивший название Т-64, вооружался 115-мм гладкоствольной пушкой Д-68, боекомплект которой состоял из 40 выстрелов раздельного заряжания с частично сгорающей гильзой. В состав СУО входил оптический стабилизированный прицел-дальномер. Впервые в мировой практике для серийных машин с традиционной компоновкой и пушкой большого калибра был создан автомат заряжания, в котором размещалось 30 выстрелов. Также впервые в конструкции корпуса и башни использовалась комбинированная броня.

В моторно-трансмиссионном отделении чрезвычайно малых размеров располагались двухтактный многотопливный дизель 5ТДФ мощностью 700 л. с. и трансмиссия. Последняя состояла из двух семискоростных планетарных БКП с фрикционными элементами, работающими в масле, имела гидросервоуправ-ление. Ходовая часть с соосными торсионными валами, опорными и поддерживающими катками с внутренней амортизацией, телескопическими амортизаторами и гусеницей с резинометалли-ческими шарнирами параллельного типа обеспечивала хорошие характеристики подвижности.

На танке использовались электрогидравлические приводы наведения пушки, механизм удержания (противовращения) командирской башенки, откидные противокумулятивные экраны, ОПВТ, позволявшее преодолевать водные преграды по дну без ограничения их ширины, и некоторые другие оригинальные технические решения.

В 1969 году начался выпуск модернизированного танка, получившего в 1973 году наименование Т-64А. Первоначально он отличался от Т-64 установкой 125-мм гладкоствольной пушки 2А26, которая вызвала изменения в конструкции автомата заряжания, прицела-дальномера и стабилизатора. В дальнейшем были введены зенитный пулемет НСВТ с дистанционным управлением от командира, башня с повышенным уровнем защиты, автоматическая система коллективной защиты от оружия массового поражения, оборудование для самоокапывания, крепление для монтажа минного трала КМТ-6, встроенная система, позволяющая преодолевать брод глубиной до 1,8 м без специальной подготовки и выхода экипажа из танка, а также система, обеспечивающая работу двигателя в условиях высокогорья.

Начиная со второй половины 70-х годов в процессе серийного производства постоянно осуществлялась модернизация танка. В 1976 году был установлен комплекс вооружения, обеспечивающий стрельбу противотанковыми ракетами через ствол танковой пушки. Модификация танка получила индекс Т-64Б. После оснащения навесной динамической защитой в 1985 году танк стал называться Т-64БВ. В 1987 году производство этих боевых машин было прекращено.

Экипаж Т-64БВ состоит из трех человек: командир танка и наводчик размещены в башне (первый справа, второй слева от пушки), механик-водитель располагается в носовой части корпуса по продольной оси машины. Сокращение экипажа достигнуто за счет применения автомата заряжания.

В носовой части корпуса по бокам от механика-водителя расположены топливные баки, правый является баком-стеллажом — в нем и рядом с ним размещено семь выстрелов к пушке. Водитель занимает свое место через люк в крыше корпуса, но при этом пушка должна быть повернута на небольшой угол. За сиденьем механика-водителя в днище танка имеется люк запасного выхода.

Боевое отделение занимает среднюю часть корпуса и башню. В нем размещены рабочие места командира и наводчика, пушка и спаренный с ней пулемет, автомат заряжания, система управления огнем, средства связи и другое оборудование. Механизированная боеукладка на 28 выстрелов в виде конвейера с лотками расположена по периметру боевого отделения. В каждом лотке снаряд размещен горизонтально головной частью к оси вращения, метательный заряд в частично сгорающей гильзе — вертикально, металлическим поддоном (несгорающая часть гильзы) вверх. Обитаемая часть отделена от конвейера специальной кабиной, вращающейся вместе с башней. Для перехода механика-водителя в боевое отделение необходимо снять с каркаса механизированной укладки два лотка. В обитаемых отделениях на внутренней поверхности башни, крыше корпуса, люков, кабины механизированной боеукладки и других местах закреплен пстощающий материал системы -защиты от проникающей радиации в виде псдбоя.

Боевое отделение изолировано от моторно-трансмиссионного герметичной перегородкой, в которой имеются вытяжной вентилятор и клапан охлаждения стартера-генератора. В правой задней части корпуса у моторной перегородки, размещены ФВУ и подогреватель двигателя. Остальной промежуток между перегородкой и механизированной боеукладкой занят двумя топливными баками.

Моторно-трансмиссионное отделение (МТО) занимает объем 2,6 м³ в кормовой части корпуса. Характерной особенностью является использование двухтактного дизеля с горизонтально расположенными цилиндрами, встречно движущимися поршнями и двумя коленчатыми валами, что обусловило конструкцию трансмиссии в виде двух агрегатов — бортовых коробок передач. Малая высота двигателя позволила разместить над ним кожух эжектора с водяным и масляным радиаторами и бункером с инерционной решеткой первичной очистки воздуха для питания двигателя. В МТО размещены также масляные системы двигателя и трансмиссии. На надгусеничных полках расположены наружные топливные баки.

Основным вооружением танка является 125-мм гладкоствольная танковая пушка/пусковая установка 2А46–2, с теплозащитным кожухом и эжекционной продувкой ствола. Она используется для ведения огня осколочно-фугасными, бронебойными подкалиберными и кумулятивными артиллерийскими снарядами, а также управляемыми ракетами.

Боекомплект состоит из 36 выстрелов раздельно-гильзового заряжания. Автоматическое заряжание осуществляется из механизированной боеукладки путем выведения снаряда и заряда в плоскость заряжания, их подъема электрогидравлическим подъемником на линию досылания и перемещения в зарядную камору одним ходом досылателя. После выстрела поддон улавливается специальным механизмом и перекладывается в освободившийся лоток. В случае отказа автомата возможно ручное заряжание, но скорострельность при этом будет значительно ниже.

С пушкой спарен 7,62-мм пулемет ПКТ с ленточным питанием и темпом стрельбы 700–800 выстрелов в минуту. Его боекомплект составляет 1250 патронов. Зенитная пулеметная установка с пулеметом НСВТ калибра 12,7-мм и дистанционным управлением обеспечивает стрельбу по воздушным целям на дальность 1500 метров, а по наземным — 2000 метров. Боекомплект пулемета состоит из 300 патронов.

Для наблюдения за полем боя у командира танка наряду с 1-кратными призменными приборами установлен комбинированный (дневной/ночной) перископический бинокулярный прибор ТКН-3В с 5-кратным увеличением дневной и 4,2-кратным увеличением ночной ветвей, работающий с осветителем инфракрасного излучения. Для стрельбы из зенитной пулеметной установки используется оптический монокулярный перископический прицел ПЗУ-5 с панорамной головкой, имеющий поле зрения 50°. У наводчика имеются оптический квантовый монокулярный перископический прицел-дальномер со стабилизацией поля зрения в двух плоскостях с увеличением, плавно изменяющимся в пределах 3,9–9 крат, 1-кратный призменный прибор и ночной прицел ТПН149–23, работающий с осветителем Л-4А.

Система управления огнем 1А33 дает возможность ведения эффективного огня из пушки и спаренного пулемета с места и с ходу по движущимся и неподвижным целям. В ее состав входят прицел-дальномер 1Г42, танковый баллистический вычислитель 1В517 с датчиками входной информации, стабилизатор вооружения 2Э26М, блок разрешения выстрела 1Г43 и другие элементы.

В прицеле-дальномере зеркала визуального канала с высокой точностью стабилизированы в двух плоскостях. При движении танка по пересеченной местности стабилизатор поля зрения сохраняет неизменным положение зеркал, обеспечивая тем самым их неподвижность (стабилизацию линии визирования и ее стабилизированное наведение).

Танковый баллистический вычислитель обеспечивает автоматическую выработку углов прицеливания и бокового упреждения пушки в зависимости от дальности, измеренной прицел-дальномером или введенной вручную, изменения дальности, обусловленного собственным движением танка, крена цапф, скорости бокового ветра, скорости относительного перемещения цели, отклонений условий стрельбы от нормальных при стрельбе из пушки различными типами снарядов. Кроме того, при стрельбе управляемой ракетой в нем вырабатываются углы возвышения и упреждения пушки, а также временной интервал в зависимости от измеренной дальности.

Электрогидравлический стабилизатор вооружения обеспечивает относительное сохранение пушкой и спаренным пулеметом заданного положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, приведение пушки к углу заряжания на время автоматизированного цикла заряжания и по его окончании — в заданное положение. Кроме того, стабилизатором вооружения осуществляется гидростопорение пушки при отскоке от верхнего или нижнего упоров со скоростями, превышающими 7–8,5° в секунду, и в момент приведения к углу заряжания.

В блоке разрешения выстрелов происходит замыкание цепей стрельбы пушки и спаренного пулемета в моменты времени, когда рассогласование между практическим и заданным положением пушки не превышает определенной величины, а также производится необходимая коммутация сигналов.

На танке используется комплекс управляемого вооружения 9К112–1, основными элементами которого является управляемая ракета 9М112 и станция наведения, установленная в боевом отделении танка (за спиной наводчика). Комплекс обеспечивает стрельбу управляемой ракетой на дальность до 4 километров с места и с ходу с вероятностью попадания в цель типа танк, равной 80 %.

В конце 60-х годов по уровню защиты как от обычных средств, так и от оружия массового поражения танк Т-64А превосходил все другие модели в мире. Лобовые детали корпуса и башни, выполненные из комбинированной брони, не пробивались снарядами самой массовой 105-мм танковой пушки с дистанции свыше 500 метров, кратности ослабления проникающих излучений ядерного взрыва и радиоактивно зараженной местности были в 2–3 раза выше, чем у танка Т-55.

Корпус танка Т-64БВ сварной. Комбинированная многослойная верхняя лобовая деталь корпуса имеет угол наклона от вертикали 68°. Бортовые детали монолитные, вертикальные, в средней части имеют выштамповку под погон башни большого диаметра, с наружной стороны вырез под верхнюю ветвь гусеницы, защищены навесными экранами. Днище корпуса корытообразной формы. Для увеличения жесткости и размещения торсионов подвески, в днище имеются продольные и поперечные выштамповки.

Башня литая, с приваренной крышей и донным листом. Передняя часть башни (скуловые участки) выполнена комбинированной, что обеспечивает высокую стойкость к воздействию кинетических и кумулятивных снарядов. Дальнейшее повышение снарядостойкости корпуса и башни, главным образом от кумулятивных боеприпасов, достигнуто за счет применения навесной динамической защиты. Комплект состоит из 179 металлических контейнеров, внутри каждого из которых под углом друг к другу расположены два плоских элемента, содержащие взрывчатое вещество. На башне установлено 80, на корпусе — 99 контейнеров.

В МТО установлен многотопливный 5-цилиндровый однорядный, с горизонтальным расположением цилиндров и встречнодвижущимися поршнями, двухтактный турбопоршневой дизель жидкостного охлаждения с прямоточной продувкой, непосредственным смесеобразованием и двусторонним отбором мощности. Оси коленчатых валов располагаются поперек машины. Мощность двигателя 700 л. с. Он крепится в трех точках (два бугеля и шаровая опора). Установка не требует центровки.

Пуск двигателя осуществляется стартер-генератором, воздушным пусковым устройством или комбинированным способом. Предусмотрены также пуск двигателя от внешнего источника тока и, как исключение, с буксира. При низких температурах воздуха используется подогреватель, включенный в систему охлаждения, автономный факельный подогрев всасываемого воздуха и дозированный впрыск масла в цилиндры.

Трансмиссия танка механическая, состоит из двух агрегатов (бортовых коробок передач), в каждом из которых конструктивно объединены планетарная коробка передач и бортовой редуктор.

Коробка передач содержит 4 планетарных ряда и 6 фрикционных элементов управления. Первый и второй планетарные ряды выполнены присоединенными (компактная структура), все фрикционные элементы работают в масле с трением «сталь по металлокерамике».

Для управления трансмиссией используется система гидросервоуправления. Гидравлическая часть ее скомплексирована с масляной системой трансмиссии. Остановочный тормоз имеет механический привод управления.

Подвеска индивидуальная, торсионная с гидравлическими амортизаторами. Торсионы установлены соосно. На шести из двенадцати узлов подвески — первых, вторых, шестых с каждого борта, установлены гидравлические телескопические амортизаторы двустороннего действия. У всех узлов подвески, кроме вторых, имеются жесткие упоры — ограничители хода катков.

Опорные катки имеют внутреннюю амортизацию: между стальным ободом и алюминиевыми дисками, закрепленными на стальной ступице, привулканизи-рованы и запрессованы резиновые амортизаторы. Восемь поддерживающих катков также имеют внутреннюю амортизацию. Ажурная гусеница состоит из 78–79 траков с резинометаллическими шарнирами параллельного типа.

Танк оснащен оборудованием для преодоления водных преград вброд (глубина до 1,8 м) и под водой по дну водоема глубиной до пяти метров, практически неограниченной ширины. ОПВТ обеспечивает возможность ведения боевых действий немедленно после преодоления преграды. В связи с использованием двухтактного двигателя оборудование для подводного вождения включает дополнительно выпускную трубу.

В качестве средств связи используется телефонная симплексная радиостанция Р-173. Имеется танковое переговорное устройство на четыре абонента.