当苏军装备T-62主战坦克之后，其坦克技术在综合实力上实际已经超过了大部分西方坦克，不论是美国的M60还是西德的豹1，但在面对英军的酋长式主战坦克的时候，T-62出现了不足：尽管酋长式主战坦克的机动性差劲，但其却装备有更厚的装甲和性能更好的120毫米线膛炮，120毫米线膛炮配合精密火控系统使得其射击精度更高。

苏联人的忧虑不是毫无道理的，两伊战争中伊朗的酋长式主战坦克尽管在近战中不是机动灵活的伊拉克T-62主战坦克的对手，但在远距离对战中，尤其是1500米以上的对战中，却能够准确给T-62坦克点名。

考虑到西方主战坦克的发展，为了保持苏军主战坦克的技术先进性，苏联将研发新一代主战坦克的任务交给了大名鼎鼎的莫洛佐夫设计局，该设计局曾经设计了大名鼎鼎的T-54主战坦克，位于乌克兰哈尔科夫，这也是如今为何乌克兰军队大量装备T-64主战坦克的缘故。

苏联设计师在设计T-64主战坦克的时候，其设计思想发生了重大变化，以往的苏联坦克都是追求性能与可靠性、价格的综合平衡，但为了保持技术优势，在T-64主战坦克上采用了诸多新技术，初期型号虽然采用了T-62主战坦克上的115毫米滑膛炮，但由于获得了伊朗叛逃的M60主战坦克，发现其安装的105毫米线膛跑威力超出了115毫米滑膛炮，很快就换装了威力更大的125毫米滑膛炮；

T-64主战坦克的火控系统在那个时代来说堪称豪华，除了激光测距仪之外，还安装有模拟式弹道计算机等高级货，在当时已经超越了西方坦克；

行动装置不再是传统的五对负重轮，改成了液气式悬挂和扭杆弹簧，车体每侧有6个小直径双轮缘负重轮，有4个单轮缘托带轮；

车体采用焊接装甲，炮塔则是整体铸造加顶部焊接结构，后期型号配备有反应式附加装甲。

值得注意的是，T-64主战坦克是苏联第一款三人车组的主战坦克，很多人误以为采用自动装弹机是为了提高射速，事实上在短时间内自动装弹机的装填速度比不上人工，采用装弹机的原因主要还是减少装填手，缩小炮塔体积和正面投影，至于这带来的人员减少导致维护工作繁重则没有被考虑在内。

T-64主战坦克使用了太多的新技术，这些新技术在提高性能的同时，也显示出了可怕的可靠性问题，这与以往的苏联武器表现大大不同，其履带不仅寿命短还容易脱落，自动装弹机、二冲程柴油机和液气悬挂装置的故障层出不穷，长期难以形成战斗力，苏联不得不利用技术设计了低档的T-72主战坦克。西方长期只知道T-72的可怕，却不知道T-64更为可怕，直到1976年苏军驻德西部集群装备了T-64之后才知道还有一款比T-72更可怕的坦克。

为了保持技术优势，T-64主战坦克只装备了苏军，没有对外出口，参加了第一次车臣战争和德涅斯特河战争，如今在也是乌克兰军队的主力坦克之一。

有意思的是，在大约80年前后，中国似乎曾经获得了T-64主战坦克，在官方报道中曾经提到，99式主战坦克副总设计师王哲荣曾还主持完成引进项目“64式坦克”复装、试验和对其设计思想、技术特点的分析，并编译出版了《64式坦克技术说明与使用指南》上中下三册。考虑到当时中苏之间的严重对立，不禁让人十分好奇是如何获得这辆64式坦克的。