В башне танка люлька устанавливается на цапфах, которые входят в ее цапфенные гнезда. Противооткатные устройства состоят из гидравлического тормоза отката и накатников гидропневматического и веретенного типа. Штоки тормоза и накатника закреплены в приливе люльки, а их цилиндры — в обойме ствола и при выстреле откатываются вместе с ним.
Спусковой механизм состоит из электрического и механического (ручного) спусков. Рычаг электроспуска расположен на рукоятке маховика подъемного механизма, а рычаг ручного спуска — на щите ограждения.
Подъемный механизм секторного типа со сдающим звеном устанавливается слева от пушки.
Ограждение пушки выполнено из двух щитов, укрепленных на люльке с правой и левой стороны, и гильзоулавливателя, который может откидываться вниз и в этом положении стопориться.
Для крепления пушки в походном положении внутри башни (вверху над пушкой) установлен стопор.
Начальная скорость бронебойно-трассирующего снаряда массой 6,5 кг — 655 м/с, осколочно-фугасного массой 6,2 кг — 680 м/с. Наибольшая прицельная дальность стрельбы при использовании телескопического прицела — 4000 м, бокового уровня — 12 000 м. Дальность прямого выстрела по цели высотой 2 м при стрельбе бронебойно-трассирующим снарядом составляет 780 м, осколочно-фугасной гранатой — 820 м, подкалиберным бронебойно-трассирующим снарядом — 1060 м и кумулятивным снарядом — 630 м. Угол возвышения пушки — 30°, склонения — 4°. Предельная длина отката — 550 мм. Прицельная скорострельность — 7 выстр./мин. Масса качающейся части пушки без бронировки — 1150 кг.
На танках ПТ-76, выпущенных после 1955 года, установлена 76-мм пушка Д-56ТМ (2А16), которая отличается от пушки Д-56Т наличием двухкамерного дульного тормоза, эжекционного устройства для продувки канала ствола и конструкцией крышек цилиндров противооткатных устройств.
Танки ПТ-76Б вооружены 76-мм пушкой Д-56ТС, стабилизированной в двух плоскостях наведения. От пушки Д-56ТМ она отличается, главным образом, измененной конструкцией подъемного механизма, особенностью которого является устройство, отключающее цилиндрическую шестерню от червячного колеса при переходе на стабилизированное наведение пушки, наличием узлов для крепления гироблока и исполнительного гидроцилиндра и другими более мелкими деталями.
В качестве вспомогательного вооружения на танке установлен 7,62-мм пулемет СГМТ (станковый модернизированный пулемет обр.1943 г. конструкции Горюнова, танковый), спаренный с пушкой.
Для ведения стрельбы из пушки и спаренного пулемета используются телескопический шарнирный прицел ТШК-66, боковой уровень и угломерный круг на погоне башни.