Т-64 стал основой для создания в СССР последующих моделей основных боевых танков. Впервые в боекомплект орудия включили противотанковые управляемые ракеты. В то же время многие специалисты считают Т-64 не самой удачной конструкцией.

В 1960-х годах в Советском Союзе был создан прототип нового танка, который на Западе, не имея точной информации, назвали М-1970. В отличие от Т-54, Т-55 и Т-62, имевших по пять опорных катков большого диаметра с каждого борта, в новой машине применили шесть уменьшенных сдвоенных опорных катков и четыре поддерживающих ролика. Ведущие колеса располагались сзади, направляющие — спереди. В башне, напоминающей Т-62, была установлена гладкоствольная пушка калибра 115 мм.

С началом серийного производства выяснилось, что речь идет о Т-64. Машина была вооружена стабилизированной в двух плоскостях гладкоствольной пушкой Д-68 (известна также как2А21) калибра 115 мм с автоматом заряжания и боекомплектом 40 снарядов. Танки Т-64 находились на вооружении только Советской Армии и на экспорт не поставлялись. Западные специалисты некоторое время полагали, что танк Т-64 был снят с производства в 1969 году вследствие многочисленных эксплуатационных проблем. Однако когда выяснилось, что было построено около 8000 таких машин, они решили, что танки выведены в стратегический резерв. По некоторым данным, в Т-64 впервые была применена многослойная броня с керамическими вставками.

По своей компоновке танк Т-64 схож с Т-73 — механик-водитель размещен в передней части корпуса по центру, боевое отделение заняло центральную часть корпуса и башню, в корме установили двигатель. В верхней наклонной лобовой броне корпуса имеется V-образный отбойник,предназначенный для того, чтобы вода при форсировании водных преград не заливала люк механика-водителя. В башне оборудовали места для двух других членов экипажа — наводчик слева от казенника орудия и командир справа.

Танки Т-64 состояли на вооружении только в Советской Армии, впоследствии их сменили Т-72. С распадом СССР небольшое количество Т-64 осталось и в некоторых странах СНГ.

После производства примерно 600 Т-64 базовой модификации появилась модель Т-64А со 125-мм гладкоствольной пушкой 2А26М2 со стволом в термоизоляционном защитном кожухе. Орудие стабилизированное в двух плоскостях, с автоматом заряжания. Дополнительное вооружение включало спаренный 7,62-мм пулемете боекомплектом 1250 патронов и установленный перед командирским люком 12,7-мм зенитный пулемет с боекомплектом 300 патронов и возможностью ведения огня при закрытом люке. Была установлена усовершенствованная система управления огнем,усилено бронирование лобовой части башни, установлены отвал для самоокапывания, навесное оборудование для установки минных тралов, многотопливный двигатель, дымовые гранатометы, система защиты отОМП, новые ИК-приборы. В комплектацию входил шноркель для подводного вождения.

На базе Т64А была создана машина боевого управления Т-64АК (командирская), в которой была установлена дополнительная радиостанция, 10-метровая антенная мачта которой крепилась вместо зенитного пулемета. Мачта существенно повышала возможности средств связи, однако для ее установки требовались растяжки, закрепленные на грунте, что практически обездвиживало танк. Следующей модификацией стал Т-64Б с новой башней. В увеличенный боекомплект орудия вошли 36 снарядов и шесть противотанковых ракет «Кобра» с радионаведением. Был установлен лазерный дальномер, новая система управления огнем. Вариант Т-64БВ отличался наличием активной брони на башне и по бортам на противокумуля-тивных экранах, некоторым изменениям подверглась подвеска. На базе Т-64Б были созданы машина управления Т-64БК, Т-64БМ с 6-цилиндровым дизельным двигателем мощностью 745 кВт (999 л. с), Т-64Б1 без ПТУР «Кобра», Т-64Б1К (командирский танк на базе Т-64Б1), Т-64БВ1К (командирская машина с активной броней), БРЭМ и другие. Украинские специалисты модернизировали оставшиеся Т-64Б до уровня Т-64У, который по своим характеристикам близок кТ-80УД.