在20世纪60年代，苏联陆军就制造了M1970的原型车。该型坦克和T-62十分类似，而且装备着和T-62一样的115mm滑膛炮，但不同的是它采用有6组小路轮的全新承载系统。
M1970并未进入批量生产，但不久之后就出现了新的发展，命名为T-64，于20世纪60年代晚期进入前苏联陆军服役。T-64在车体和承载系统上和M1970类似，但它装备了新式的125mm滑膛炮，并以自动装弹机装填。
T-64的驾驶员乘坐于车辆前部中央位置，其他两名乘员则在炮塔中，车长在主炮左侧，射手则在右侧。它的主炮是2A26125mm滑膛炮，自从T-64装备该炮后，已经成为世界各国陆军现役坦克炮中口径最大的。
2A26型炮为了能适用装弹机而采用了垂直弹药储存系统。据报导，在就役初期曾有些问题，许多乘员曾严重受伤。
在它的炮塔左方安置了1具红外线搜索灯。炮塔正面分别有12具烟幕放射器，主炮有1具热套筒，并以铰链固定由薄金属板构成的履带护片。
承戴系统有6组安装在液压臂的小型双轮路轮，在前苏联陆军中是种很不寻常的安排，因为自30年代的克利斯蒂（Christie）坦克就采用了大型路轮和扭力杆。为了进行涉渡行动的需要，它有两具细呼吸管，1具装在射手潜望镜位置，另1具则提供引擎空气。
T-64K是T-64的基本型中产量较少的1种异名同类型，它是指挥坦克，为此以略微减少125mm弹药的携带量来携带额外的无线电机。在车体外部有1具望远镜架，以便于在车辆停止时可以架立望远镜。
目前已有3种T-64的异名同类型被证实。第1种是最初的量产型，已如上所述。接着是T-64A（美国陆军命名为T-64M1981／1），有许多小改良。T-64B接着在80年代早期出现，有些可能是新造的，但是大多数显示是由T-64A所转换而来。T-64B装备的是2A46125mm滑膛炮，和T-80相同，但是它的自动装弹机则和T-64A是同型的。它携带的弹药包括翼稳脱壳穿甲弹和高爆战防弹（HEAT-1S），而且可以发射北约命名为AT-8“歌手”（Songster）的反坦克导引武器。
AT-8是以助推发动机为动力推动发动机，然后启动主发动机，推动它以500m的速度冲向目标。它最大有效射程是大约400m。高爆战防弹的弹头可以贯穿约76mm的钢甲，但它对现代陶瓷装甲和反应装甲的效果就差多了。
T-64B安装了1具激光测距仪和附加侦测器，这是用来使AT-8导弹优先和直升机目标交战。T-64B也装了111块以螺钉固定的反应装甲，覆盖在前斜板部分、车体的两侧和炮塔的大部分。由于炮塔上覆盖了装甲块，使得烟幕放射器被移到炮塔的后方和车长舱盖并列的位置。
就目前所知没有任何T-64曾输出，而且似乎只提供给前苏联西方各军区的装甲师和匈牙利境内的前苏联部队，以及前苏联驻前民主德国集团军（GroupofSovietForcesGermany），该集团军现在改名为西方集团军（WesternGroupofForces）。
