Входе серийного производства Т-62 подвергался модернизации. Так, в 1967 г. была изменена конструкция крыши МТО. С броневого листа, прикрывающего двигатель, убрали два больших люка, которые предназначались для осмотра двигателя и воздухоочистителя, лист стал сплошным. Такие машины можно назвать Т-62 образца 1967 г. Со средины 60-х годов на танки стали устанавливать более надежные гусеницы с резинометаллическим шарниром (РМШ), которые были вдвое долговечнее старых (их пробег составлял 2–3 тыс. километров). По внешнему виду гусеницы с РМШ отличались от старых тем, что не имели по краям трака двух цевочных окон для зацепления с зубьями ведущего колеса. Соответственно была изменена и конструкция съемных венцов ведущих колес. Венцы для гусеницы с РМШ имели 14 зубьев, вместо 13 у старых венцов (для гусеницы с металлическим шарниром).
В начале 80-х годов в КБ УВЗ были проведены работы по глубокой модернизации танков Т-62, которые имели своей целью преобразование среднего танка в основной.
В их ходе был создан и в 1983 г. принят на вооружение танк Т-62М. В результате модернизации удалось повысить боевую эффективность танка Т-62, относящегося к первому послевоенному поколению, до уровня основных танков Т-64А и Т-72 первых серий.
Основное внимание при модернизации уделялось усилению огневой мощи и защищенности при сохранении прежнего уровня подвижности. Огневая мощь повышалась за счет установки вместо старого прицельного оборудования нового комплекса системы управления огнем (СУО) и системы управляемого вооружения «Шексна», который включал в себя: выстрел ЗУБК10-2 с управляемой ракетой 9М116-2 и аппаратуру управления. В СУО, устанавливаемую на танке Т-62М, входят лазерный дальномер КДТ-2, баллистический вычислитель БВ-62, прицел ТШСМ-41У и стабилизатор «Метеор» Ml.
Ствол пушки стали закрывать теплозащитным кожухом, т. к. стволы гладкоствольных пушек имеют меньшую толщину стенок и большую длину по сравнению с нарезными танковым и пушками. Поэтому они более чувствительны при стрельбе к разности температурных искривлений, которые появляются в металле трубы под воздействием солнечных лучей, дождя и т. д. При стрельбе из пушки с теплозащитным кожухом углы вылета снаряда изменяются от действия указанных факторов в 5-10 раз меньше, чем без него. Поэтому, получив информацию об использовании теплозащитных чехлов на НАТО-вских танковых пушках, ГБТУ потребовало их установки и на советские танки.
Защищенность танков Т-62М повышалась в основном за счет установки дополнительного комбинированного бронирования корпуса и башни. Дополнительное бронирование лобовой части башни и корпуса представляет собой сварную коробчатую конструкцию из броневых листов толщиной 30 мм, внутри которой с зазором 30 мм размещены 5-мм стальные пластины. Полость между ними заполняется пенополиуретаном.
Противокумулятивные секционные резинотканевые бортовые экраны имеют толщину 10 мм. Противоминная защита механика-водителя повышена за счет дополнительного бронирования днища путем приварки к нему снаружи каркаса из броневых листов толщиной 20 мм.
Изменено радиооборудование — вместо радиостанции Р-123М установлены радиостанция Р-173 и радиоприемник Р-173П.
В результате комплекса мер по усилению огневой мощи и защищенности боевая масса Т-62М возросла до 41,5…42,0 т. Для компенсации возросшей массы и сохранения подвижности на Т-62М устанавливались более мощные двигатели — В55У (620 л.с.), а затем В-46-5М (690 л.с.).
Был принят на вооружение в 1983 г. и производился путем модернизации на танкоремонтных заводах Министерства обороны. На танке устанавливался комплекс активной защиты ЮЗОМ «Дрозд» (по которому машина и получила в названии индекс «Д»), позволивший получить высокий уровень защищенности без существенного увеличения боевой массы (которая составляла 40 т). Как и Т-62М, машина получила дополнительное бронирование корпуса, башни, днища, а также бортовые резиновые экраны, но система запуска дымовых гранат «Туча» на башне не устанавливалась
Комплекс активной защиты «Дрозд» был разработан в период с 1977 по 1982 г.г. и предназначался для защиты танка от противотанковых управляемых ракет (ПТУР) и противотанковых гранат (ПГ) путем их подрыва, механического повреждения или отклонения от заданной траектории.
Оснащение серийных танков комплексом активной защиты «Дрозд» теоретически позволяет уменьшить их потери в различных боевых ситуациях в 2–3 раза. Однако комплекс не обеспечивал адекватной защиты от противотанковых снарядов, поэтому по-прежнему устанавливалось дополнительное бронирование башни, корпуса и днища, а также резиновые противокумулятивные экраны.
На некоторых Т-62Д устанавливался баллистический вычислитель БВ-62 и лазерный дальномер КТД-2 (КТД-1).