在现代战争中，单凭均质钢装防护已经不足以保持坦克的作战能力。为提高坦克的生命力，一方面是加强坦克的抗弹能力，即改善坦克的直接防护能力；另一方面是尽可能使坦克避免敌方炮火的攻击，即加强坦克的间接防护能力。
在直接防护方面，包括改善钢装甲的材质，采用复杂装甲；为对付破甲弹，采用屏蔽装甲；为防二次效应，将弹药、油料实行隔仓布置，并设自动灭火和防爆装置；为对付核武器、生动武器和化学武器袭击，坦克上几乎都装了三防系统等等。
在间接防护方面，包括降低车高，改善车形，利用遮障和烟幕进行隐蔽和伪装，构筑工事实行掩蔽，针对反坦克导弹的弱点进行规避运动，实施诸兵种协同作战，实行有效的扫雷和防雷，以及在坦克上安装主动防护装置等。
钢装甲
均质装甲的种类和材质
坦克车体和炮塔的钢装甲常用均质装甲。均质装甲是指钢的化学成份、金相组织和机械性能等在装甲截面上基本一致的装甲。
均质装甲按硬度不同，分为高硬度装甲、中硬度装甲和低硬度装甲。硬度是表征钢抵抗硬的物体压入表面的能力的。所以，硬度在很大程度上决定着装甲的抗弹九穿透能力。高硬度装甲主要用于抗枪弹的薄装甲；中、低硬度装甲主要用于抗炮弹的中、厚装甲。
均质装甲按其生产方法，可分为轧制装甲和铸造装甲。轧制装甲由于在轧制时，破坏了金属的一次晶粒和枝晶，得到具有高韧性的纤维结构，同时也减少了内部疏松，使金属的密度平均提高10～12%，从而提高了钢的机械强度，所以坦克车体多是用轧制装甲板焊接而成的。
铸造装甲是由装甲铸钢冶炼后直接浇注而成的，因而容易使不同部位获得合理的壁厚和理想的倾角。但是，由于铸造组织不够密实，如有柱状晶、偏析、缩孔、气孔等疵病，所以铸造装甲的性能一般略低于轧制装甲。因此，有些坦克（如M-1坦克）的炮塔，采用了轧制钢板的焊接结构，而有些坦克的炮塔、防盾、炮框等，则是铸钢件。
各国钢装甲的钢种不尽相同，这主要受本国矿产资源的限制。一般地说，厚装甲钢种有铬—镍—钼系列和铬—钼系列；薄装甲钢种有铬—猛—钼系列等。
为了提高装甲钢的性能，或者节约镍、铬等贵重与稀缺金属，可在钢中添加诸如硼、钛、钡、氮、铌、钴、稀土元素等微量合金元素。如前苏联T-62坦克的装甲钢中加入了稀土元素等微量合金元素，增加了锰含量，因而性能比T-55坦克装甲钢的有所提高。有些国家不惜付出高的代价，研制了屈服强度为126～148公斤/毫米的镍—铬—钼—钴系高合金装甲钢。
钢装甲既作为坦克的结构材料，又作为坦克的防护材料。它应具有足够的强度和刚性，以承受各种负荷，也应具有高的抗弹性能。
抗弹性能一般是指在一定射击参数下，装甲能抵御弹丸冲击而不破坏的能力。它包括顽强性（或可修复性）和寿命两方面。顽强性是指装甲受各种弹丸冲击后，装甲的破坏程度和可修复程度。装甲上弹坑周围的金属损伤越小，装甲的可修复性就越高。
当然，这对于保证坦克重返前线是十分有益的。寿命是指装甲经受多次打击而不破坏的能力。钢装甲的低温性能实质上是评定装甲钢强度和韧性的综合指标，对装甲防护能力具有十分重要的意义。
根据不同的用途，对钢装甲的硬度、强度、韧性和塑性的要求也不同。装甲的高硬度能使弹丸变形、破碎或反跳，减弱弹丸的穿甲能力。装甲的韧性特别是低温韧性，可使装甲在遭受大动能弹丸冲击时，不碎、不裂和不崩落。
钢装甲的抗弹形式
反坦克武器配用的弹种主要是穿甲弹、破甲弹和碎甲弹。
长杆式穿甲弹是一种比较新颖的弹种。它靠尾翼稳定的钢（或其他高密度合金）制杆状弹体来穿甲。
穿甲过程：弹丸撞击装甲后，局部形成高压力区，弹体在穿甲过程中不断破碎，并使装甲表面成坑。破碎的弹体碎块反挤在弹体周围，将装甲孔挤大。随着侵彻（即弹丸进入靶内而未完全穿透靶的过程）的深入，在装甲背面形成鼓包，装甲抗力减小，约至装甲厚度的一半时，穿孔出现拐弯现象。此时如果弹丸的动能已经耗尽，那么穿甲即告结束；如果弹丸尚有一定动能，那么鼓包继续增大，装甲抗力越来越小，直至出现冲塞。穿透后，大量的弹丸残体、碎块和装甲碎片飞入坦克内部，起杀伤破坏作用。
实心装药破甲弹是利用锥形装药的聚能效应，使炸药前部的金属罩形成高温高压的金属射流来破坏装甲的。
破甲过程：破甲弹碰击装甲后起爆，在强大的爆轰压力作用下金属药形罩沿法线方向产生高速塑性流动，并在装药轴线处汇合，一部分形成射流，另一部分形成杵体，并以不同速度向前运动。射流头部碰到装甲时，以很高的压力（可达几百万个大气压）和温度，使装甲呈准液体状态。
装甲在高压、高速和高温作用下被破坏，并与射流一起向四周飞溅，逐渐被侵彻。随着侵彻的进行，射流的速度和冲击波的强度都不断减小，破孔的直径也减小，最后形成漏斗状的破孔。剩余的金属射流穿过破孔和装甲碎片一起对车内造成杀伤破坏作用。
碎甲弹是用炸药起爆后产生的强大冲击波的形式作用于装甲，在装甲内部产生应力波使背面崩落碎片，这些具有相当动能的碎片对车内乘员和设备起杀伤破坏作用。
碎甲过程：当弹头命中装甲时，弹壳头部变形或破碎，弹体内的塑性炸药就像泥巴一样堆附在装甲上。同时，弹底引信起爆炸药，产生冲击波。冲击波通过装甲并引起一种压力波，致使装甲金属变形。冲击波碰到装甲背面反射回来，并在装甲内引起一种扩张波。当压力波与扩张波迭加时，产生一种拉伸应力，因而使装甲背面裂出碟形碎片并飞离。如果压力波足够大，还可以在装甲的新断裂面上继续崩落碎片。钢装甲的抗弹形式主要是对上述三类弹种破坏作用的抵御形式。其抵御的有效程度就是抗弹性能。
复合装甲
复合装甲在坦克上的应用。目前坦克的均质装甲厚度，一般不超过250毫米。但是，弹头直径为100毫米的空心装药反坦克导弹，可穿透厚达550毫米的钢装甲。如果为了提高坦克的防护性再加厚装甲，势必增加坦克的重量，影响坦克的机动性。而且，均质装甲厚度的增加，并不能使其抗穿甲弹，特别是抗核辐射的能力成比例地增加。
例如，20毫米的装甲板，能使透入车内的γ射线减弱30%，但是再每加厚20毫米，透射量只能平均减少20%、8%、7%……因此，人们为了加强对坦克的防护，研制了夹层和多层复合装甲。
现在坦克的正面防护用装甲已趋向装甲结构。复合的厚板用作坦克车体，薄板用作屏蔽和护板。坦克上采用的金属与非金属复合装甲，主要有下述两种：
一种是金属与非金属的夹层结构。其外层和里层都是用普通的钢装甲，外层厚为80毫米，里层厚为20毫米；中间层是由玻璃钢（或陶瓷、或金属陶瓷、或碳纤维）制成的，厚为104毫米。
另一种是钢、陶瓷、铝的夹层结构。铝合金作为陶瓷的支撑和粘结材料，铝背后是可变厚度的陶瓷，即力学性能较好、价格比较便宜，适于大量生产的氧化铝，用螺栓固定在背板即钢装甲上。用在坦克正面防护的垂直厚度在200毫米以上。英国的“乔巴姆”装甲类似于这种结构。
上述两种复合装甲的抗弹性能，都比均质装甲的高得多。例如，后一种用于正面防护的复合装甲的抗破甲弹水平，相当500毫米左右的均质装甲。
瑞典IKV-91轻坦克的侧面是用双层中空装甲，即所谓“间隙装甲”。在豹1A1坦克的铸造炮塔体的周围间隔一定距离，加挂了附有橡胶衬里的屏蔽装甲。
屏蔽可使破甲弹提前引爆，间隙可使射流拉长并分散，因而使侵彻力降低。在豹Ⅱ坦克的炮塔上，采用了夹层装甲，即在两层薄装甲间填充聚乙烯，并添加锂和硼，从而使坦克的防护，特别是防破甲弹和原子辐射的能力大大加强。在“伊朗狮”坦克、T-72坦克和M-1坦克的车体侧面都装了裙板。T-72坦克的裙板每块都装有弹簧装置，可向外张开，与车体成65°角，形如鱼鳃。
裙板有由单块高度钢板组成的，也有夹心的，即两层高硬度钢板间夹一层碳纤维或类似的材料，用来对付破甲弹，保护履带上支段和托带轮。有的坦克内壁还覆盖一层约为20～30毫米厚的渗铅泡沫塑料，用来阻止电磁脉冲和中子辐射。
复合装甲的抗弹性能。并不是任何一种多层装甲结构，都比相同面密度的均质钢装甲具有更好的防护效果。金属和非金属复合装甲的抗弹性取决于材质的选择、装甲结构的配置和利用大倾角，而且这三者是密切相关的。
材料是根据穿、破甲弹对靶板侵彻的机理和材料在动态下的性能来选择的，同时要顾及装甲重量、厚度和使用的重复性。面板宜用中硬度且具有良好径向延伸率的钢：中间夹层利用陶瓷和玻璃钢材料，以充分发挥其动态下的性能，满足弹性—塑性排列形式：背板应有一定韧性和适当的强度或是采用双硬度金属复合装甲（表面为高强度）。
装甲结构的配置，应采用薄面板一厚背板结构。这样，面板和非金属夹层可将杆式弹入射能量消耗或分散，使弹丸破坏和耗损，弹丸到达背板时，继续保持大角度运行，杆长细比下降，速度降低，侵彻转变为类似普通穿甲弹对厚板的低速侵彻。
对于破甲弹来说，由于通过面板开坑能量消耗，陶瓷破坏高速端射流质点，玻璃钢干扰后续射流的运行，当破甲射流抵达背板时已经大大耗损，冲击压力大为减小，从而可使背板强度效应得以充分发挥。
因此，复合装甲能抗多种弹，甚至能抗大口径的反坦克导弹。一般金属与非金属装甲比均质装甲抗弹性能高1～2倍，特别是它具有均质装甲所没有防破甲弹和碎甲弹的良好作用。例如：用氧化铝、铝合金、高强度钢制成的复合装甲抗100毫米空心装药的能力，是同重量均质钢装甲的3倍，从而可以减轻坦克的重量，提高坦克的机动性。
对核武器的防护
核武器的危害和坦克的防御能力。核武器（包括原子弹和氢弹，以及小型氢弹——中子弹）爆炸产生的光辐射、冲击波、早期核辐射和放射性沾染，对物体和人都有破坏和杀伤作用。
对光辐射的防护
核爆炸时，出现强烈耀眼的闪光，紧接着形成一个炽热而明亮的火球。从火球表面，向四周以光速（每秒30万公里）直线射出的强烈可见光、红外线和紫外线，称为光辐射。光辐射可将离爆炸中心投影点一定距离内的易燃物体引燃或熔化，可使暴露的人员遭受二度烧伤。
然而，光在传播过程中，可被不透明的物体遮挡，并且容易受某些物质（如含尘空气等）的吸收和散射而削弱。坦克装甲能够有效地遮挡光辐射。只要炮塔和坦克的门窗不被破坏，车内不因意外（如引燃车内的擦车布等）着火，车内的油料、弹药就不会燃烧、爆炸，车内乘员也不致被烧伤。
对冲击波的防护
核爆炸产生的高温和高压的火球，猛烈地向外膨胀，挤压周围的空气，形成压缩空气层。这压缩空气层所通过区域的压力，自然超过正常的大气压。其所超过部分的压力，称为冲击波动压。高压空气层使其外层空气高速流动，并具有强大的冲击压力，这种冲击压力称为冲击波超压。
冲击波超压先使物体向冲击彼前进的方向偏斜，随后从四面八方挤压物体，使物体破坏，使人的内脏损伤。而冲击波动压，就像暴风一样，将人和物体向冲击波前进的方向推动和抛掷等。例如，可使无工事掩蔽的坦克发生位移，车外零件飞散，甚至车被倾翻、炮塔被掀掉等。
由于冲击波动压是沿地面水平方向传播的，所以凡能阻挡其传播或者利用低于地面地形地物的背向爆炸中心那面隐蔽，都可以避免或减轻冲击波动压的伤害。坦克的装甲能够阻挡冲击波动压，所以车内机件和乘员不致受到损伤。
人人可以经受0.25公斤/厘米以下的超压。在约为2.5公斤/厘米的超压区内，暴露的人的耳膜会被击穿而立即死亡。坦克的门窗紧闭，冲击波只能从坦克的孔洞缝隙进入车内，这就削弱了冲击波的作用，使车内的压力低于车外的压力，而且车内超压上升得慢，因而车内的乘员比地面暴露人员所受的冲击伤轻得多，车内机件的破坏程度也比车外的小得多。密封性良好的坦克能够使超压削弱90%左右。而且，坦克的密封性越好，其防御冲击波的能力也越好。
对早期核辐射的防护
核爆炸时产生的γ射线和中子流，称为早期核辐射。早期核辐射能够贯穿人体组织。人员在短时间内受到100伦以上的照射，就会引起全身性的疾病。
但是，由于早期核辐射在穿透各种物质的过程中，不断地使物质的原子电离、激发，所以会消耗自己的能量。例如，100～130毫米厚的均质钢装甲，可以阻挡90%的γ射线，阻挡20～36%的中子。若加装20毫米厚的特殊塑料层迭板，可使中子辐射强度衰减到1/1000.于是，可使车内的照射剂量比车外的小，对车内乘员的损伤就轻得多。
对放射性沾染的防护
核爆炸产生的放射性，分布在火球和烟云中，随着风飘移，并在重力作用下棚落，使地面和物体表面受到沾染。这种沾染，称为放射性沾染。放射性沾染的γ射线和早期核辐射一样，可以穿透各种物体和人体，并杀伤人员。
放射性沾染的γ射线贯穿物体时，将被削弱。坦克停留或者通过放射性沾染区时，由于装甲和车内的机件对γ射线都有削弱作用，所以车内的剂量率（以伦/小时计）比车外的小得多。坦克的密封性越好，进入车内的放射性尘埃越少，车内的空气放射浓度也就越低。由于坦克对放射性沾染有较好的防御能力，所以车内的乘员一般只需带防尘口罩就能在放射性沾染区执行任务。
对中子弹的防护
中子弹是以纯聚变反应放射出大量的高速中子，在局部地区形成密集的中子雨，起杀伤作用的。中子弹可以贯穿钢装甲。中子进入人体，并使人体组织的氢、碳、氮起某种核反应，致使细胞破坏。在足够剂量的情况下，人就会失去战斗力或者死亡。
坦克对中子弹的防御，类似于对早期核辐射的防御，这里不再重复。
对生物武器的防护
装有细菌战剂（如鼠疫杆菌、霍乱弧菌、肉毒杆菌毒素、黄热病毒、Q热立克次式体和球孢子菌等）的炸弹、炮弹、导弹弹头和其他施放容器，称为生物武器。细菌战剂的液体或固体微粒悬浮在空气中所形成的雾或烟，称为细菌战剂气溶胶。敌人可用飞机喷洒或用细菌弹爆炸形成这种气溶胶，可用火炮、导弹等投掷或发射细菌弹，可用飞机投放带细菌战剂的昆虫、动物和杂物等来杀伤人和牲畜。
但是，由于带菌的昆虫、动物不容易进入坦克车内，所以不会伤害车内的乘员。细菌气虽然能够随着空气进入车内，但是只要乘员事先及时关闭门窗，并使用空气过滤装置等，就可以进行有效的防御。
对化学武器的防护
装有化学毒剂（如能伤害人神经系统的沙林和维埃克斯毒剂，使皮肤溃烂的芥子气和路易氏气，使人失去正常活动能力的毕兹毒剂，使人中毒、甚至窒息的光气等）的炮弹、炸弹、地雷和毒烟罐等，称为化学武器。
近年来出现的二元化学武器，装的不是化学毒剂，而是可以生成化学毒剂的二种或二种以上相对无毒的化合物——前体。它们被分别装在相互隔离的密封室内，只在弹药发射过程中才相互混合生成致命的毒剂。
为了防御化学毒剂，有的坦克涂了低红外反射的脂族聚氨酯面漆和氧底漆。有一种无光泽脂族聚氨酯底漆，基本上不吸收毒剂，并且具有耐热和耐寒的特性。坦克装有防护性密封衬里和空气过滤装置；尤其能有效地阻止外界有毒空气进入车内，以避免伤害乘员。
坦克的三防系统
坦克的三防系统一般包括关闭机构、密封装置、空气过滤装置、防毒衣具和增压空气调节装置等。
关闭机构
关闭机构用来自动关闭瞄准镜孔和通风口等，以防止冲击波对乘员的伤害。
密封装置
密封装置是指对车体和炮塔的门窗缝隙加装的橡胶密封件、防水胶垫密封装置，对旋转部位所采用的充气密封环密封。
空气过滤装置
空气过滤装置一般是由粗滤清器、除尘器、活性炭滤毒罐和温度控制系统等组成的。由风扇吸进车内的空气，先经过粗滤清器滤去灰尘、砂子和粗大的微粒，再经除尘器去掉细小的微粒、细菌和放射性微粒，然后经滤毒罐除掉有害的化学毒剂，滤清的空气通过温度控制系统按乘员的要求加温或降温，最后经金属软管供乘员使用。
防毒衣具
防毒衣具包括防护衣、防毒面具、防护手套和鞋套等。防护衣大多是用橡胶液浸渍的布制成的，一般只能防外部毒剂。穿上这种防护衣，人体排出的汗液不能随时散发，致使人的体温迅速上升，精疲力尽，甚至中暑。为了解决这个问题，科学家正在研制一种液冷衣。这种液冷衣的内层纵横着许多细小时管道，一种冷却用的水和酒精混合物借助坦克的动力进入这些管道，以传导的方式将人体内的热量带走。乘员贴身穿着这种液冷衣，外套防护衣，可在几小时内有效地执行任务。
增压空气调节装置
此外，采用增压空气调节装置，可使车内形成超压。例如，利用离心式风扇不仅可以借助转子内惯性力的作用来过滤含尘的空气，而且可使驾驶室、战斗室具有0.004～0.005公斤/厘米的超压；从而可以防止没有过滤的空气进入，使乘员不受或少受伤害。
隔仓和自动灭火装置
一些制式坦克的至炮塔顶高度已经超过2.80米，而且乘员、电子设备、部分弹药都布在战斗室的高弹着密度的区域。因而坦克在一次中弹后，由于燃料和弹药燃烧爆炸所引起的二次效应，仅在100毫秒内就可使乘员受到二度烧伤，并在240毫秒内以超压来杀伤乘员，甚至造成全车的毁坏。
为使坦克中弹后不容易引起火灾，着火后又能立即熄灭，就需要合理地改进坦克的总体布置，实行隔仓化，采用不易着火的燃料和高效率的自动灭火装置。
隔仓
对乘员、油料和弹药实行隔仓布置是M-1坦克的主要特征。弹药一旦被击中爆炸，其能量可由活动甲板释放出来，车内的乘员可免受伤害。
T-72坦克的大部分弹药放在战斗部分下边装填机构两侧的弹架里，且弹丸和药筒分置。而乘员在弹药的上边，燃油箱置于架驶员座位两侧。这样，就减少了由于油箱中弹起火引起弹药爆炸的机会。
“奇伏坦”坦克设有水套，作为弹药的附加防护装置。M60A3坦克液压系统使用了难燃油。这种油料的燃点高达218℃，与以往燃点为90℃的工作油液相比，耐火性能有所提高。以色列的“梅卡瓦”坦克采用动力传动装置前置，并将油料、工具、枪弹等放在战斗室周围的装甲空腔内间隙，因而给乘员提供了附加防护，并可能将大部分弹药放在比较安全的车体后部。
自动灭火装置
自动灭火装置可由几个双频谱传感器（战斗室布置3～7个，动力室布置2～4个）、一个电子控制盒、若干灭火瓶和阀门组成。
为了保证阳光、炮口火焰、车前灯、燃着的火柴以及红衬衣之类的非火灾性刺激因素，不会触发自动灭火装置，双频谱传感器有两个探测器：一个是硅光电二极管探测器，在电磁波谱的近红外区工作，工作频带为0.8～1.0微米；一个是热探测器，在电磁波谱的远红外区工作，工作频带为7～30微米。
探测器能够准确地探测空心装药破甲弹的射流和因油箱或油管崩裂所逸出的碳氢化合物蒸汽起火或爆炸，并在2～3毫秒内发出信号，传给电子控制盒，由控制盒确定正在触发的传感器并给其快作用用一个强电流信号，使它打开，将灭火瓶里的灭火剂和干燥氮约以50巴的压力喷出。灭火剂与氢氧根起作用，从而能够终止引起碳氢化合物爆炸的反应链。
所用灭火剂可为浓度为6%～7%之间的氟里昂1301灭火剂（三氟溴甲烷）。这种灭火剂是一种惰性蒸汽，它能有效地熄灭易燃液体表面起火和几乎所有燃着的固态物质，而且它的毒性比二氧化碳低得多。
这种灭火装置也可由驾驶员用手操纵。
