Отличительной особенностью «объекта 430» была компоновка моторно-трансмиссионного отделения, в котором был установлен специально сконструированный двухтактный турбопоршневой двигатель 4ТПД, а затем и более совершенный 5ТД с двумя планетарными бортовыми трансмиссиями, расположенными по обе стороны от него. Подобное новшество позволило значительно сократить объем моторно-трансмиссионного отделения. В ходовой части машины инженеры использовали опорные катки с внутренней амортизацией. Танк оборудовали новым оптическим дальномером, ночными смотровыми приборами и ночным прицелом, а также комплексом аппаратуры для подводного вождения.
Однако качественное превосходство «объекта 430» над серийными советскими и зарубежными танками было достигнуто за счет установки на нем гладкоствольной 115-мм пушки Д-68 с автоматом заряжания. Кроме того, у данной модели усилили броневую защиту, после чего она получила обозначение «объект 432». Танк запустили в серийное производство под индексом Т-64 (
Нужно сказать, что полигонные испытания машина прошла не в полном объеме, и многие недостатки в ее конструкции были выявлены и устранены уже в ходе серийного производства и эксплуатации в войсках. Причина проведения испытаний по сокращенной программе заключалась в том, что на одном из показов новой военной техники танк очень понравился Первому секретарю ЦК КПСС Н. С. Хрущеву, который заявил: «Будем брать».
Танк Т-64 собран по классической схеме с задним расположением моторно-трансмиссионного отделения. В передней части корпуса по продольной оси размещается отделение управления, среднюю часть занимает боевое отделение, изолированное от моторно-трансмиссионного герметической перегородкой.
Сварной корпус невысокий, с большими углами наклона броневых деталей в носовой части. На Т-64 впервые использована комбинированная броневая защита с встроенными керамическими элементами. Борта прикрывают шесть откидных противокумулятивных щитов.
Следует отметить, что при создании новой бронированной машины ставка делалась не только на броневую защиту, но и на упреждающее поражение броневых целей первым выстрелом и в минимальные сроки. Основное вооружение танка Т-64 – это гладкоствольная 115-мм пушка Д-68, впервые в практике мирового танкостроения снабженная механизмом заряжания. Данное обстоятельство позволило исключить из состава экипажа заряжающего и соответствующим образом уменьшить размеры литой башни с приваренными крышей и донным листом, одновременно усилив ее броневую защиту.
Командир танка и наводчик размещаются в башне по обе стороны от пушки. Здесь же на вращающейся боеукладке (конвейере) в L-образных кассетах размещены 30 из 40 выстрелов боекомплекта. В кормовой части башни сделан механизм заряжания гидроэлектромеханического типа. Для стрельбы из орудия Д-68 подходят снаряды раздельного заряжания с частично сгорающей гильзой. Такие боеприпасы бывают трех типов: осколочно-фугасные, бронебойные подкалиберные и кумулятивные.
Процесс заряжания, выстрела и последующего приведения пушки в состояние боевой готовности выглядит следующим образом. Наводчик нажимает кнопку, соответствующую выбранному боеприпасу, на пульте управления механизма заряжания, затем конвейер поворачивается, из боеукладки автоматически извлекается кассета, снаряд и заряд в сгораемой гильзе разворачиваются в линию и досылаются в казенник. После выстрела механизм улавливания захватывает поддон (металлическую часть сгорающей гильзы) и укладывает ее в освободившийся лоток конвейера. Благодаря механизму заряжания скорострельность пушки Д-68 составляет 10 выстрелов в минуту, т. е. в два с половиной раза превышает скорострельность 115-мм орудия танка Т-62.
Достаточно высокая эффективность стрельбы из пушки танка Т-64 обуславливается применением стабилизированного монокулярного стереоскопического прицела-дальномера ТПД-43Б, рассчитанного для стрельбы на расстояние 1000–4000 м. Он действует по принципу совмещения изображений: луч из левого оптического канала попадает на нижнюю часть, а из правого – на верхнюю. Совместив изображения, наводчик получает значения дальности до цели.
Прицел также обеспечивает автоматическую установку углов прицеливания соответственно дальности и учитывает изменение этого расстояния и угла прицеливания для собственного движения танка. Подводя марку прицела к цели, наводчик в поле зрения прицела получает цифровую информацию о перемещении объекта по фронту на изменяющийся угол.
Вспомогательное вооружение танка представлено 7,62-мм пулеметом ПКТ, спаренным с пушкой.