T-64主战坦克是苏联在1960年代研发的主战坦克，是苏联标准下第一款第三代的（苏联标准是T-62为第二代。M1、挑战者和豹2和T-80为第四代）主战坦克，仅在苏联及解体后的多个独联体国家中服役，并只装备在一些前线军区部队里。尽管T-64不像T-72主战坦克那样广泛被多个国家装备和发展，但却是苏联（包括苏联解体后分离出来的俄罗斯、乌克兰）日后的现代化坦克（如T-80、T-84）的基础。
苏联T-64主战坦克是冷战时代最具有革命性的坦克设计之一。T-64主战坦克由位于乌克兰哈尔科夫的马利舍夫工厂（即哈尔科夫运输机械制造厂，也称75工厂）莫洛佐夫机械设计局研制，是苏联标准的首款第三代主战坦克（按此标准，T-80、M1、挑战者2和豹2是第四代）。当时坦克设计局的局长亚历山大·莫洛佐夫是主持经典的T-54主战坦克的设计师。
T-64坦克的最为突出的技术革新就是装备一门使用分装式炮弹和自动供弹的115毫米滑膛炮（型号2A21/D-68，后升级为125毫米2A26），让坦克毋需专职供弹手（副炮手），使乘员从4名减少到3名，减少坦克体积和重量，也是第一款使用复合装甲的坦克。当时，T-64的乘员笑说这设计师是因听了诺门坎战役产生的军旅歌曲《三个坦克兵》（Три танкиста）才有感而发，是以设计了仅需三名坦克兵的T-64。 T-64系列也为苏联坦克技术开了先河，目的是使苏联红军在技术竞赛上领先北约，比如：1967年研发的T-64A首次装备了125毫米滑膛炮、同期研发的T-64B首次成功发射炮射反坦克导弹等。正是这一系列的技术革新，为苏联（俄罗斯）坦克日后发展方向奠定基础。尽管T-64于1960年代末饱受新技术带来故障率问题的困扰，但无论是成本优先的T-72，以T-64为基础的技术优先的坦克T-80、T-84，还是试图在技术先进与生产成本上取得平衡的T-90、T-95，都无一不有T-64的影子。T-64内部空间狭窄也限制了其现代化升级的潜力。
苏联视这款坦克具有革命性、先进性，故此这款坦克的消息被严密封锁，T-64发展过程始终笼罩在神秘的迷雾中。直到1970年3月，西方情报人员方从当时在白俄罗斯军区军事演习的照片中发现这款神秘坦克，并以年份编号为“M1970”。参考T-72坦克的谍照以后，情报人员以为这款“M-1970”就是T-72的早期型号， 并把一些T-64的升级型、T-72的原型称作为“T-67”、“T-70”。 一直到了1976年T-64进入苏联驻东德部队服役时，北约才发现了对M1970之误读。然而，苏联对T-72的大肆宣传让北约对T-64一无所知。到了1978年，苏联军官维克多·苏沃洛夫叛逃英国后，北约才概括了解T-64。T-64一直是机密直到1985年在伟大卫国战争40周年莫斯科胜利日阅兵中公开展出。及至苏联解体，T-64系列才走出谜团。
不像莫洛佐夫主持的另一款经典T-54坦克，T-64只被苏联军方采用，苏联政府从未允许其出口到其他国家或地区。直到1985年T-72B坦克出现为止，T-64在大部分性能上都优于苏联当时的其他坦克；西方阵营也是到了1979年德国豹2型坦克及美国M60A3问世后才有能与1976年服役的T-64B匹敌的坦克（例如同样配备横风传感器，模拟式弹道计算器，激光测距仪等）。1976年T-64A在东德的苏联驻东德部队里部署，后来又在匈牙利南方部队里装备。1981年起这两支部队又先后装备了T-64B坦克。除了在苏联驻外和西方军区的精锐部队中服役，一些国内常规部队也有装备T-64，比如敖德萨军区的第14军。
苏联解体后，一些独联体国家装备还有装备T-64。仍有约2000辆T-64系列坦克在乌克兰服役，由于T-64的研发部门及主力生产厂都在乌克兰，因此乌克兰军方一直改良T-64系列坦克，并研发出不少衍生车型。而俄罗斯则约有4000辆。然而，受《欧洲常规武装力量条约》制约，不少俄罗斯的T-64系列坦克已被切割成废铁。
1950年代末，在T-62主战坦克还没量产的时候，苏联就已经开始预研下一代坦克了。与此同时，西方更先进的坦克（比如英国的酋长式坦克）以及更先进的反坦克武器的出现，让苏联军方对拥有一款火力更强大、防护更坚固、机动更迅捷的坦克的愿望不断加强。于是，1958年，430号中型坦克试验项目开始，并交由位于乌克兰哈尔科夫的莫洛佐夫设计局（乌克兰语：Харківське Конструкторське Бюро з Машинобудування ім. О.О. Морозова，简称ХКБМ。英文简称“KMBD”）完成。
新型坦克的设计项目始于1952年，1955年方案获批，并赋予430工程的编号，由KB-60M设计组负责。这个小组主要由哈尔科夫的马里舍夫第75号运输机械制造工厂（简称马里舍夫工厂，конструкторское бюро Харьковского завода транспортного машиностроения №75 им. Малышева）的一批刚从下塔吉尔（乌拉尔机车车辆厂所在地）搬迁回来的工程师组成，组长为领导莫洛佐夫设计局的亚历山大·莫洛佐夫。430项目最初构想是在T-54尺寸与重量范围内设计火力、装甲与机动性要好得多的坦克。
430工程试验车的各个特点为冷战早期的华约阵营坦克设计观念带来革新。新型的600匹马力的两冲程Ｈ形水平对置活塞的5TD柴油引擎体积紧凑到即使加上两个分别装在两侧的变速箱也只占相当于T-54引擎舱一半的空间，因而可以轻松“压缩”动力传动室的容积降低坦克车体的高度。配搭每侧6个550毫米小直径的负重轮和全钢插销履带。行走装置和扭杆式悬挂系统比以往的更轻巧，并在第1、2、6负重轮加装液气悬挂装置，全车重量约36吨。430工程试验车使用了铸造炮塔，配备了在之前多次在T-54系列底盘试验车上接受测试的，适配“彗星”稳定器的D-54TS线膛坦克炮（后来赋予代号U-8TS，由于在之前165工程，也就是T-62A的试验性装备，该炮获得2A24的炮兵装备总局代号），采用了与T-62坦克类似的抛壳装置，并安装了7.62毫米SGMT同轴机枪和14.5毫米KPVT重机枪。正面装甲厚度为120毫米，本来计划在430工程样车中使用复合装甲，但在其制作过程中复合装甲并未能完成，因此正面装甲由3层压延钢板构成。新的设计还包括宽基合像光学测距仪，以提高远射程接战火炮的精度。430工程还有另一种替代用的分支项目430U也做出了技术验证样车，配备有122毫米火炮和160毫米装甲，证明了中型坦克底盘是完全可以配备重型坦克的火力和防御力的。
430工程试验车获得了苏联政府领导国防工业的德米特里·乌斯季诺夫 (Dmitriy Ustinov) 的支持。第一批制作了3辆样车，首辆样车于1958年完成组装，其测试工作从1959年一直持续到1963年。从一开始5TD发动机就暴露出可靠性差的问题。与此同时，由下塔吉尔的乌拉尔机车车辆厂（183工厂）的列昂尼德·卡尔采夫领导的另一支设计小组在开发140工程项目（其实140工程最早就是莫洛佐夫牵头研发的，后来莫洛佐夫从下塔吉尔回到了哈尔科夫，这个项目就由卡尔采夫接手继续完成，这是基于T-54的改良版，最终发展为T-62），试图与莫洛佐夫领导的430工程项目竞争。最终莫洛佐夫靠自身影响力，让苏联政府最终确定以430工程样车为新概念结构坦克的原型车。 但由于430工程试验车战技指标方面并没有表现出与苏联现役主力T-55坦克相比的明显优势，因此莫洛佐夫决定继续改进，并把现有的研究成果转入432工程项目。
1950年代末，北约开始部署新型英国105mm坦克炮。结果，彼尔姆的OKB-9炮兵设计局研发了使用分装式弹药的115毫米D-68坦克炮（与T-62坦克一起服役的115毫米U-5TS滑膛炮不同），该炮被加入430工程的改进中。432工程项目始于1961年，第一辆原型车1962年3月15日在马里舍夫工厂下线。 这款坦克配备D-68式115毫米滑膛炮（后来称为2A21），并在坦克历史上首次装备电动液压自动装弹机，采用吊篮式结构，因此就不需要填装手（或称副炮手）协助就能让主炮连续开火，所以坦克乘员只需3人（车长、驾驶员、炮手），从而节省了车内空间让整个战车更小更轻。相比430工程样车，432号工程的早期样车只有30.5吨，足足减少了近16%。
然而，随着配备105毫米L7线膛炮的英国百夫长坦克、配备M-68火炮最新改型的美国M60巴顿坦克的出现，苏联军方发现西方国家的105毫米火炮水平远超预期，当前的坦克装甲根本无法抵御这两款坦克主炮的火力。这个现实迫使432工程项目组在坦克防护力上有所突破，于是使用一种在两层高强度钢板中间夹一层铝合金的复合装甲。车体和炮塔装甲强化直接导致整车重量上升到34吨，但配合专为432工程项目开发的700匹（515千瓦）5TDF发动机，432工程后期样车仍然具备强悍的机动能力，甚至比当时苏军装备的T-62主战坦克更迅捷，能配合BMP-1步兵坦克一同作战。
432工程最终成品在1962年9月完成，次年10月尚未完成开发实验就匆匆批准投产。最初部署在哈尔科夫附近的近卫坦克第41师以及白俄罗斯军区的近卫坦克第37师用于部队测试。2冲程5TD发动机在432工程上被证明仍不可靠，悬架问题也依然存在，轻便型行动装置的可靠性较差，经测试自动装弹机构较高的几率会发生故障（T-64的糟糕表现，以至后来军方最终支持来自下塔吉尔的乌拉尔机车车辆厂以解决T-64A样车可靠性的名义，对T-64设计进行改良的“172工程”。）。
1966年12月30日，432工程项目产品正式进入苏军服役，并命名为T-64。 次年1月2日，苏联国防部正式接受首批T-64。
另一方面，在432工程项目进行过程中，研发部门曾以此为平台进行其换装燃气轮机可行性试验，即T-64T。T-64T发动机更换为700匹（515千瓦）GTD-3TL发动机，其余部分与T-64相同。由于性能不如理想，因此T-64T在一系列试验后被搁置。
尽管T-64开始装备部队，在更强大的火炮出现之前，D-68火炮装车成为T-64的权宜之计，而且技术缺陷问题在进入批产后并没有得到解决。于是设计组开始研制T-64的改进版本，并命名为“434工程”。
当装备120毫米炮的英国酋长坦克于1960年代初出现时，苏军发现他们面临着火炮危机。 434工程把来自彼尔姆的第172武器厂的125毫米口径D-81滑膛炮配备到坦克上。 由于D-81占用的空间太大，所以434工程样车如果使用4乘员设计（也就是有填装手）的话就只能携带25发炮弹：这样少的载弹量是无法满足苏联军方的需求的。于是434工程决定沿用3乘员与自动装弹机的设计，成为第一款装备自动装弹机的真正意义上的主战坦克。 434工程采用的6ETs10自动装弹机能携带28发弹药，最大射速达每分钟8发，与2E23炮塔稳定器以及TPD-2-1（又称1G15-1）观瞄镜配搭。为方便夜间行车，434工程样车配备了TPN-1-43A红外夜视潜望镜，并在主炮左侧安装L2G红外光探照灯作夜视系统照明。
434工程原型车首批于1966年交付，在经过从1966年到1967年的反复测试后，决定在第600辆T-64下线后开始投产，并于1968年批准定名为T-64A在苏军服役。领导项目组的亚历山大·莫洛佐夫因T-64A的设计成功获1967年列宁奖（Ленинская премия）。1967年8月15日苏联政府决定除哈尔科夫马雷舍夫工厂量产外，还将T-64坦克生产的任务扩大到列宁格勒基洛夫工厂和下塔吉尔乌拉尔机车车辆厂。
T-64A坦克前部装甲采用K型复合装甲，材料构成由外至内分别为：锻压钢板、陶瓷材料、高硬度锻压钢板、强化玻璃纤维材料、陶瓷材料和防中子衬层。其中陶瓷材料层为刚玉陶瓷，内层钢板的硬度远大于外层，强化玻璃纤维材料则为装甲提供较好的韧性，装甲最外层有3~4条加强筋以及V型凸起，具备防浪、防弹和登车防滑功能。坦克其余部分装甲使用装甲钢板焊接而成。炮塔采用整体铸造加顶部焊接工艺，同轴机枪射孔附近的炮塔壁厚约为400mm，主炮两侧的间隙装甲中填有填料，顶装甲板厚度约为40～80mm不等，炮塔侧面装甲厚120mm，后部装甲厚90mm。
T-64A的炮塔比较矮小，呈圆卵形，相比T-62全车高度低了110mm。由于没有装填手，因此炮塔内只有炮手、车长两人，分别位于炮塔左右。炮塔内安装一门D-81式（又称2A26式）125毫米滑膛炮，为单肉结构，采用横楔滑动式炮闩。炮管较长，中央有用于排除膛内火药气体的圆筒形抽烟装置，外部包有4段轻质金属热护套。发射常规弹时炮管寿命为600~800发，发射尾翼稳定脱壳穿甲弹则为280发。与D-81搭配的6ETs10液压自动装弹机，弹丸和药筒均放在装弹槽中，再一同装进炮膛，射速约为6~8发/分。由于弹丸是水平摆放、而可燃药筒是竖着垂直放置在炮塔下方的Ｌ形弹药架上，造成扬弹过程比较烦琐，而遇到装弹机故障时手动上弹则更麻烦。药筒的这种放置在战斗室周围的方式还封闭了战斗室与驾驶室之间的通道，乘员在坦克内移动困难；此外，相比T-72坦克的装弹机发射药筒被水平放置，增加了弹药的投影面积。在主炮右侧安装了一挺7.62毫米PKMT同轴机枪，弹带供弹，射速650发/分钟，有效射程1000米，备弹2000发。炮塔顶部的车长指挥塔旁则安装了一挺12.7毫米NSVT防空机枪，弹链供弹，高-平两用，具备360°旋转能力，备弹300发。
车体两侧的挡泥板上加装小型弹簧式装甲板（又称鱼鳃式履带侧裙），以保护悬挂系统上半部分以及坦克两侧，但这些装甲板很脆弱因此经常被坦克兵束之高阁。在生存能力上，T-64A内装具备核生化防护能力的集体超压式防护系统。由于主炮射击时会造成封闭车体内氧气含量剧减，因此T-64A还备有供氧设备，总供氧时间可达30分钟。 另外，T-64A的进出活门比T-64加宽了。炮塔前部有一些储物空间：炮塔右侧有一个储物舱，左侧有3个个人储物箱。坦克排气管则装在炮塔后面。
虽然到了1969-1970年试验结果表明，T-64A终于开始变得可靠了。但是发动机耐用性的问题一直困扰着T-64A可靠性，甚至面临停产的命令。另外，制造一辆T-64需要工时是T-62的四倍，价格也成倍增加；轻便型行动装置再增加负荷的升级潜力无疑是非常有限的。品控方面的改进开始见效成功挽救了T-64A，于1971年开始生产计划。但1967年11月乌拉尔机车车辆厂被指示在T-64A上安装V-2系列家族中的增强型发动机以及本厂自动装弹机，即“172工程”。竞争对手的“172工程”进一步发展为“172M工程”，仅保留了T-64A复合结构的装甲车体和传动装置，凭借承诺比T-64A好的可靠性以及成本方面优势赢得了支持，命名为“T-72”于1973年8月入役苏军。
为了进一步满足部队的需求，T-64A一进入部队服役就马不停蹄地开始升级改良计划。在T-64A服役仅仅3年后，第一个改进型就出炉了。改进项目包括：
1973年，T-64A的指挥型T-64AK也投入现役。这款坦克搭载了一台R-130M电台以及10米长可伸缩天线。由于天线太长，因此只能在停车并有一定的伪装措施下才能展开天线，另外也因为安装天线的原因而卸下了原本配备的防空机枪。同时T-64AK还装备了PAB-2AM炮兵指示器以及TNA-3导航仪。这些指挥系统由一台汽油辅助动力发动机提供能源。
到了1976年，武器系统又一次更新：主炮升级为同为125毫米的D-81TM式（又名2A46）滑膛炮，炮塔稳定器升级为2E28M2，自动装弹机替换为6ETs10M。原有的夜视仪也更换为新式的TNPA-65夜视仪。配备的新式发动机能支持汽油、柴油、煤油三种燃料。
尽管自1980年T-64B投产后T-64A就马上停产了，但这没有阻止T-64A继续改进的脚步。1981年，T-64A炮塔两侧各加装一套81毫米902A式烟雾弹发射器，每套发射器备弹6发；同时原来脆弱的鱼鳃式履带侧裙被更换为更耐用的橡胶侧裙。到了1985年，部分T-64A坦克加装了反应装甲（类似T-64BV），也有部分坦克的观瞄设备更换为更先进的TPD-K1激光测距器。而T-64A的前身，共生产了600辆的T-64坦克，则在1977年到1981年间逐步升级为T-64R，除了保留原有的115毫米主炮以外，所有设备升级到T-64A的水平。由于T-64R设计目的是让原有的T-64向T-64A靠拢，所以T-64R与T-64A外观很像，尤其是重新设计的外部储物空间和排气管。
另外，5TDF发动机的问题也导致军方关注了更成熟的设计。早在1961年，432工程项目分支，436工程开始。 这个项目与432工程区别在于装备了V-45-K型V12发动机，一共3辆原型车，并在1966年到1967年在鄂木斯克和列宁格勒完成测试。类似的还有434工程的分支438工程（后改称439工程），与434工程区别也是在于装备了V-45发动机，直到1969年一共生产了4辆样车并完成了相关测试，表现出强大的机动性，但没有大量投产。V-45在T-64坦克上试水成功后，成为了从1967年开始研发的T-72坦克的动力核心。
升级改良T-64A之际，T-64系列新版本亦展开研发。1970年代初，T-64设计组进行各种改进，尝试把T-64A推往更高水准。T-64A改进计划始于1972年，配备更强劲的引擎和更坚固的炮塔。其基础源于这两个项目：
后来，继续发展447A工程项目成品1976年9月3日定名为T-64B。T-64B第一次公开露面在1985年“五一”劳动节阅兵上，引来北约强烈关注。
T-64B车体布局与T-64A大概相同，但重新设计了车体和炮塔装甲。 主炮采用D-81K滑膛炮（又称2A46-2），可以发射一系列采用半可燃药筒的分装式125毫米弹药，并能发射9K112“眼镜蛇”无线电制导反坦克炮射导弹（北约代号“AT-8 鸣禽”），配以改进的2E26M炮塔稳定器、兼容炮射导弹的6ETs40自动装弹机。9K112导弹重量23.2公斤，射程4千米，穿甲能力可贯穿600毫米轧压均质装甲，导弹设计成与普通125mm弹药相同的分装式，自动装弹机将两个部分合在一起送入炮膛。其控制导弹的制导系统安装在车长舱门前方。
1A33 Ob火控系统用激光测距仪代替了早期的合像式测距仪，比原T-64A的火控系统提高了射击精度，包括以下部分：
T-64B安装先进电子设备导致价格上涨，由于9K112导弹系统成本较高，因此447工程项目产生了一个无炮射导弹发射能力的分支项目：437A工程。437A后来被定名为T-64B1，能与T-64B互换95%的零件。 一辆带有炮射导弹系统的T-64B坦克可携带28枚炮弹加8枚导弹以及1250发7.62毫米机枪弹，而没有炮射反坦克导弹发射能力的T-64B1可以携带多达37发炮弹和2000发7.62毫米机枪弹。
T-64B/B1车身后部可装两套潜渡通气筒，分别用于发动机与乘员舱。 在没有辅助设备的情况下泅渡通过1.8米深的水域，而安装通气筒后可以潜渡5米深水域。
T-64B/B1对应的指挥型坦克T-64BK/B1K面世，其指挥系统设备与T-64A差不多：R-130M电台和10米可伸缩天线、升级了TNA-4导航仪、汽油辅助动力发动机。可携带28发炮弹。
在生产过程中T-64B也在不断升级。1979年改装了902B型烟幕弹发射器。从1983年开始，在T-64B坦克的炮塔顶上加装了新的树脂/铅贴防中子辐射衬层。1985年1月15日，T-64B/B1的新升级型于测试后得到官方认可。其主炮更换为2A46M1型滑膛炮，炮塔稳定器升级为2E42型，炮射导弹系统升级为9K112A型，并安装了6ETs40-2S装弹机与之匹配。炮塔两边各加装1组4发的902B“乌云-2”型烟雾弹发射器。无线电系统升级为R-173“空格-R”电台和R-173P“空格-P”接收机。另外，根据1982年黎巴嫩战争时叙利亚与以色列交战的经验，对以色列的M111穿甲弹试射的结果，证明能穿透T-80首上装甲，开始在早期批次T-64B的倾斜装甲上额外焊装了一层装甲钢板补强。
1979年，基于5TDF发动机的下一代产品6TD发动机开始生产。这款发动机能用于T-64A/AK/B/B1/BK/B1K上。自1983年起，部分T-64系列坦克更换6TD-1发动机后以新型号进入部队，分别重命名为T-64AM/AKM/BM/B1M/BKM/B1KM。
黎巴嫩战争期间以色列使用Blazer爆炸反应装甲(ERA) 推动了苏联在爆炸反应装甲领域的研发，于1985年研制成”接触”-1反应装甲。装有”接触”-1反应装甲的T-64A和T-64B坦克分别称为T-64AV和T-64BV，在车体正面装甲和炮塔上有特殊的固定座，车体侧面有特殊的安装框架。
1987年，T-64系列全部停产。然而，停产不代表T-64系列会停止继续改进。由于T-64的研发部门（莫洛佐夫设计局）、生产厂都在乌克兰，苏联解体后乌克兰有两千余辆的T-64坦克，所以乌克兰继续T-64的升级改造工作。
到了1999年，乌克兰完成了两个升级型号的开发工作：
这两款T-64升级型都安装了“接触-5”模块式反应装甲，能有效抵御穿甲弹的穿透，相比之下旧款安装的“接触-1”只能抵御破甲弹的穿透。这两个升级型有部分坦克换装了动力更强大的1000匹（735千瓦）6TDF发动机。
在1999年8月24日乌克兰独立日庆典上，T-64BM“刀钢”第一次公开亮相。T-64BM的研发工作一直持续到2005年，并得到了军方的肯定。
2010年10月，乌克兰订购的29辆T-64BM的第一批10辆开始服役；到了2011年12月20日，第二批10辆也已经交付到驻扎在切尔尼戈夫州的陆军第8军。预计最后一批9辆将于2012年交付。根据各方数据估计，乌克兰军方有81至94辆T-64BM坦克。
T-64系列首次正式量产是在1967年，比T-72稍早。实际上，这坦克系列早在1963年已经进行预生产，并在1967年开始正式服役。莫洛佐夫设计局在T-64上花费了不少心血，目的是让这款新坦克能取代老旧的IS-3和T-10两款重型坦克在独立坦克营的地位。同期设计生产的T-72则计划接下其上一代的T-55和T-62的班，列装各个苏联装甲部队，并出口到包括华约国家在内的国家及地区。
T-64首次在主战坦克引入了自动装弹机，一直到现在仍旧服役的T-64各改进型号甚至基于T-64的T-80坦克都还在使用（除了乌克兰的T-80-120式）。T-64的早期生产型装备的是特殊的D-68/2A21滑膛炮（使用分体式炮弹，与T-62坦克装备的，使用整体式炮弹的的U-5T/2A20不一样,极易混淆），直到正式量产才升级为125毫米口径D-81滑膛炮(2A26)。
由于价格较高，而且结构复杂，因此T-64系列产量不大，远远小于结构简单、易于战场维护的T-72。当然，由于T-72的结构原因，因此早期T-72的防御能力没有T-64强大（得益于T-64的K型复合装甲），但也因此生产也相对简单，产量容易提高。而且受到轻便型悬挂与行动系统部件设计的限制， T-64升级潜力无疑较差，所以，T-64没有在苏军普遍装备，苏军（包括驻外部队）只有几千辆这系列坦克，并且不曾出口到任何国家或地区。1987年，T-64全系列停产。
苏联解体后，大部分T-64坦克由俄、乌两国继承并继续服役。21世纪初，乌克兰开始生产自行研发、升级改造的T-64BM“刀钢”主战坦克，并已在乌克兰陆军服役。
T-64坦克自开始研发以来就长期保密，以至西方情报人员在苏联军官维克多·苏沃洛夫叛变到英国之前，认为他们眼中的“M-1970”（也就是T-64）是T-72的一个简化版，甚至有专家认为M1970是T-64/T-72的原型车、T-64就是T-72A。 苏联解体前T-64不曾出口过任何国家或地区，因此这款坦克只有很少实战经历——比如第一次车臣战争。
T-64最初于1967年在苏联近卫坦克第41师以及基辅军区服役，这很大程度是因为这两支部队离生产厂比较近，一旦在服役过程中出现技术问题也能很快得到厂房的技术支持，另外也方便在T-64装备前期能让乘员从厂房技术人员那里学习这款新式坦克的操控与维护。
T-64坦克主要部署于苏联欧洲边界附近的苏军1级坦克师、独立坦克团，驻扎在莫斯科附近的近卫师，以及苏军驻扎在东德的驻德集群和北约邻近的匈牙利的部队；也有一些处于低戒备状态的部队装备了这款坦克。T-64A于1970年代初首次部署在苏联西部军区。1976年北约发现T-64A坦克抵达苏军驻德集群部署承担任务，主要部署在东德北部地区的近卫坦克第2集团军，第3集团军和近卫第20集团军。直至被T-80开始取代。1991年苏联解体，在乌拉尔山脉以东其他一些前加盟共和国也以少量的T-64坦克，包括哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦。
T-64的第一次战斗部署是在1992年5月由摩尔多瓦共和国德涅斯特河沿岸的俄罗斯部队从敖德萨军区近卫第59摩托化步兵师接管展开的。当时部署的是18辆T-64BV坦克，至少有3辆在战争中被摧毁（被100毫米的牵引式反坦克炮和两枚以上的RPG-7击毁而且被曾被燃烧瓶阻住脚步），2辆受损（这两辆坦克在战后经过维修后重新服役）。
2014年在乌克兰军队与亲俄分裂的顿涅茨克人民共和国之间的战斗中，双方使用了多种T-64坦克。乌克兰军队广泛使用了T-64BV以及少量改进的T-64BM。乌克兰军队损失主要是T-64BV。主要是RPG和使用火箭发射器的火炮攻击造成的。损失的大部分T-64BV的反应装甲老化，没能提供足够的保护。
T-64拥有一些后来的T-72坦克没有的优点：
然而T-64却有几个缺点：
另外，T-64的各种问题也引来不少“外界的质疑”和反向回应的争论：
以下参数测量自T-64BV型。
《坦克世界》（在苏联科技树以原型车Object 430做为IX阶中型坦克登场，另有Object 430U为X阶中型坦克）
在2015年OB的电脑线上游戏Armored Warfare中以T-64作为供应商Shishkin之East European MBTs科技树里的4阶主战坦克登场
《战争雷霆》于游戏中是苏联首辆6阶坦克，目前型号有T-64A、T-64B
