Конструкторское бюро Харьковского завода по машиностроению начиная с 1954 года вело разработку среднего танка под обозначением «объект 430». Конструктором этого танка был А.А.Морозов. Этот танк отличался своей компоновкой моторного отделения, в котором был установлен специальный двигатель. Такая компоновка уменьшала объем моторного отделения почти вдвое. Катки с внутренней амортизацией были использованы в ходовой части. На этом танке был новый оптический дальномер, ночные приборы видения, а также оборудование для подводного вождения.

Но превосходство объекта 430 над советскими и зарубежными танками было достигнуто после установки на нем пушки Д-68 с автоматом заряжания. Доделанный в направлении усилении защиты, танк получил обозначение объект 432 и после испытаний запущен в производство под обозначением Т-64. Танк полигонные испытания прошел не в полном объеме, и его недостатки в конструкции в ходе производства и эксплуатации в войсках. Причиной проведения испытаний по программе состояла в том, что на одном из показов военной техники танк понравился генсеку Хрущеву, который заявил: «Будем брать».

В основу Т-64 заложена компоновка с задним расположением моторного отделения. Отделение управления находиться в передней части корпуса, боевое отделение занимает среднюю часть, изолированное от моторного отделения перегородкой. Не только на броневую защиту при создании танка делалась ставка, но и на поражение целей первым выстрелом и в минимальные сроки. Это нашло отражение в составе вооружения танка, а также в обучении экипажа танка.

Командир танка и наводчик находятся в башне по обе стороны от пушки. Также здесь размещены на вращающейся боеукладке 30 из 40 выстрелов боекомплекта. Снаряды находятся в кассетах горизонтально к оси вращения. Метательные заряды со сгорающей гильзой установлены вертикально, поддоном вверх. Механизм заряжания электрического типа смонтирован в кормовой части башни.

Вместе с новым двигателем на танке появилась устройство передачи энергии новой конструкции. Она состоит из левого и правого агрегатов, в которых имеются планетарная коробка передач и бортовая передача. При этом изменение скорости движения, повороты и торможения производятся включением и выключением фрикционов в коробках Передач. Ведущие колеса находятся сзади. Подвеска индивидуальна с применением торсионных валов.