PT-76 có một bố trí xe tăng điển hình: khoang lái ở phía trước, khoang chiến đấu ở trung tâm và khoang động cơ ở phía sau. Kíp lái ba người, người chỉ huy kiêm người liên lạc và pháo thủ. Chỉ huy và bộ nạp được đặt bên trong tháp pháo, chỉ huy ngồi ở phía bên tay trái của súng chính và người nạp đạn ngồi bên phải. Lái xe ngồi ở trung tâm của mặt trước, kính viễn vọng đặt bên dưới súng chính ở phía trên cùng của tấm giáp dốc phía trước thân xe.

Kính ngắm TPKU-2B dành cho chỉ huy xe được lắp trên PT-76 cũng như PT-76B. TPKU-2B cũng được sử dụng trong T-54B cũng như các loại xe bọc thép khác của Liên Xô vì nó là thiết bị mới nhất thuộc loại này vào cuối những năm 1950, tuy nhiên ở PT-76 nó có một số sửa đổi ở tay cầm. Biến thể này của kính tiềm vọng TPKU-2B được sử dụng rộng rãi trong các loại xe hạng nhẹ khác như BRDM-1, BTR-60, BTR-70 và nhiều loại khác, chưa kể đến BTR-50 có nguồn gốc từ PT-76. TPKU-2B có độ phóng đại có thể điều chỉnh với tùy chọn độ phóng đại 1x hoặc 5x. Với độ phóng đại 1x, trường nhìn là 17,5 độ, hoặc giảm xuống 7,5 độ với độ phóng đại 5x. Cách bố trí chung của các mặt kẻ ô giống như trong tất cả các kính ngắm khác của Liên Xô vào thời đó, bao gồm sự hiện diện của một vạch đo khoảng cách, đủ cho người chỉ huy tìm kiếm và ước tính phạm vi mục tiêu ở khoảng cách ngắn đến trung bình.

Đối với xạ thủ, PT-76 có kính ngắm TShK-66, đến PT-76 model 1957 thì dùng loại TShK-66P cải tiến. PT-76B model 1959 thì được trang bị loại TShK-2-66, được thiết kế để ổn định đường ngắm theo chiều dọc thông qua các mối liên kết cơ học với pháo. TShK-66 có độ phóng đại cố định 4x và trường 16 độ.

Vũ khí

Vũ khí chính của nó bao gồm một súng 76,2 mm D-56T, tầm bắn khoảng 1,5 km. D-56T là một thiết kế hoàn toàn mới được phát triển vào năm 1949 bởi nhà máy thiết kế số 9, nơi nó nhận được tên gọi LB-62T. Pháo dùng đạn cỡ 76,2x385mm, chung loại đạn với pháo chống tăng ZiS-3 và pháo F-34 trên xe tăng T-34-76. Nòng pháo dài 3,2 mét (tỷ lệ 42 caliber), giống hệt với ZiS-3 và F-34, nên các đặc điểm đạn đạo giống hệt nhau, tạo thuận lợi cho việc huấn luyện và trang bị đạn. Tuy nhiên, D-56T tiên tiến hơn ở chỗ có bộ giảm giật ở đầu nòng và bầu hút khói để ngăn khói thuốc pháo bay ngược lại khoang lái. Năm 1957, D-56T được thay thế bằng khẩu pháo D-56TM mới hơn với bộ giảm giật ở đầu nòng được cải tiến. Pháo có thể nâng và hạ từ -4 đến +30 độ, do đó, cũng như hầu hết các xe tăng Liên Xô, PT-76 không thể bắn hiệu quả từ vùng đất cao hơn.

PT-76 phiên bản đầu được trang bị hệ thống quay tháp pháo bằng điện EPB-4, tốc độ quay tháp pháo tối đa 17 độ mỗi giây. Một trong những nhược điểm lớn nhất của các mẫu PT-76 phiên bản đầu là nó không có hệ thống ổn định và do đó không thể bắn chính xác trong khi xe di chuyển. Mẫu PT-76B được nâng cấp với hệ thống ổn định hai mặt phẳng STP-2P "Zarya" (biến thể từ bộ ổn định STP-2 "Tsiklon" sử dụng trên T-55). Độ chính xác được báo cáo là 1,0 mil theo chiều dọc, và 1,5 mils theo chiều ngang, cung cấp sự cải thiện tương tự về độ chính xác khi bắn. Khi tiếp cận mục tiêu ở khoảng cách 800 - 1.200 mét theo đường thẳng, tỷ lệ bắn trúng đã tăng 5,25 lần, tỷ lệ bắn trúng trong khi di chuyển ở một góc 15 độ so với mục tiêu đã được cải thiện 4 lần. Tóm lại, "Zarya" cho phép PT-76 bắn trúng các mục tiêu loại xe tăng từ tầm ngắn đến trung bình với độ chính xác hợp lý ở tốc độ từ 12 đến 25 km/h và nâng cao tỷ lệ bắn trúng ở cự ly xa hơn.

PT-76 mang 40 viên đạn pháo cỡ 76,2x385mm. Cơ số đạn điển hình bao gồm 24 viên đạn nổ mảnh chống bộ binh và lô cốt (Frag-HE), 4 viên viên đạn xuyên giáp - nổ (APHE), 4 viên đạn xuyên giáp lõi cứng (APCR) và 8 viên đạn nổ lõm chống tăng (HEAT):

• Đạn nổ mảnh là loại OF-350, sơ tốc 680 m/s, chứa 0,64 kg TNT. Đạn có chế độ chạm nổ hoặc nổ chậm. Ở chế độ nổ chậm, OF-350 được bắn từ khoảng cách 7,5 km có thể xuyên qua một bức tường gạch dày tới 0,75 mét hoặc một kè đất dày 2 mét trước khi phát nổ. Tuy là đạn nổ, động năng của OF-350 giúp nó có thể xuyên thủng tấm giáp hông của chiếc M41 Walker Bulldog (dày khoảng 19 – 25 mm), điều này cũng có nghĩa là OF-350 có khả năng phá hủy hoặc ít nhất là vô hiệu hóa bất kỳ xe bọc thép bọc thép và xe tăng hạng nhẹ nào trong thập niên 1960. Điều này rất hữu ích vì PT-76 thường không mang theo nhiều đạn xuyên giáp động năng.
• Đạn APHE là loại BR-350B (chứa 65 gram hỗn hợp nổ A-IX-2), sơ tốc 655 m/s. Ở góc chạm thẳng, nó xuyên được 82mm thép ở 100 mét, 75mm thép ở 500 mét, 67mm thép ở 1.000 mét, 60mm thép ở 1.500 mét, 53mm thép ở 2.000 mét. Ở góc chạm 60 độ, các con số tương ứng là 33,5 mm - 30,5 mm - 24,5 mm - 22.5 mm - 21.5 mm thép. Mặc dù sức xuyên bình thường, nó vẫn đủ để đánh bại giáp trước của một chiếc xe tăng hạng nhẹ M41 Walker Bulldog của Mỹ từ 1.000 đến 1.500 mét, và đe dọa phía hông của bất kỳ chiếc xe tăng hạng trung nào từ 1.000 mét hoặc hơn. Bộ giáp hông khá mỏng của chiếc xe tăng Centurion Mk-3 (51 mm) và Chieftain (38 mm) của Anh khiến những chiếc xe tăng này đặc biệt dễ bị phục kích bởi PT-76.
  • Giữa thập niên 1950, BR-350B được thay thế bởi BR-354, cải thiện rất nhiều sức xuyên. Ở góc chạm thẳng, nó xuyên được 95mm thép ở 500 mét, 80mm thép ở 1.000 mét, 70mm thép ở 1.500 mét, 60mm thép ở 2.000 mét.
• Đạn APCR là loại BR-354P, có lõi xuyên bằng tungsten, dài 72mm và nặng 0,48 kg, sơ tốc 950 m/s, tầm bắn hiệu quả 1.000 mét. Ở góc chạm thẳng, nó xuyên được 120mm thép ở 100 mét, 105mm thép ở 300 mét, 90mm thép ở 500 mét, 60mm thép ở 1.000 mét. Loại đạn này có thể xuyên được giáp hông của hầu hết các tăng hạng trung trong thập niên 1950 ở cự ly 500 mét.
  • Cuối thập niên 1950, BR-354P được thay thế bởi BR-354N. Sự cải tiến chính là những đặc điểm khí động học giúp cải thiện rất nhiều độ chính xác. Phạm vi hiệu quả tối đa được liệt kê là 1.500 mét - một cải tiến lớn so với BR-354P. Ở góc chạm thẳng, nó xuyên được 125mm thép ở 500 mét, 110mm thép ở 1.000 mét, 90mm thép ở 1.500 mét, 75mm thép ở 2.000 mét.
• Đạn HEAT là loại BK-354, chứa 0,74 kg hỗn hợp nổ A-IX-1, sơ tốc 550 m/s, xuyên được 200mm thép ở góc chạm thẳng. Nó đủ để tiêu diệt các xe tăng hạng nhẹ thập niên 1950 từ phía trước, và có khả năng gây thiệt hại nghiêm trọng cho bất kỳ xe tăng hạng trung hoặc hạng nặng nào nếu bắn vào hông.
  • Cuối thập niên 1950, BK-354 được thay thế bởi BK-354M, chứa 0,8 kg hỗn hợp nổ, xuyên được 250mm thép ở góc chạm thẳng.

Đạn được nạp bằng tay, tốc độ bắn lý thuyết đạt khoảng 15 phát/phút, còn trong thực tế đạt khoảng 7 phát/phút (có nhiều yếu tố làm giảm tốc độ bắn trong thực tế, ví dụ như xe di chuyển khiến nạp đạn viên đứng không vững, hoặc xạ thủ phải mất thời gian ngắm bắn).

Xe có một súng máy đồng trục SGMT 7,62 mm với 1.000 viên đạn. Tầm bắn tối đa 1.000 mét. Từ năm 1967, súng máy PKT đã được thay thế. Khẩu súng có thể bắn trong khi xe đang nổi.

Vỏ giáp

Giáp của PT-76 làm bằng thép cán nguội có độ bền cao. Tháp pháo của nó có:

• 20 mm ở 35° ở phía trước
• 16 mm ở 35° ở bên
• 11 mm ở 33° ở phía sau
• 8 mm ở 0° trên tháp pháo.

Thân xe:

• 10 mm ở 80° ở phía trước
• 13 mm ở 80° phía trước thấp hơn
• 14 mm ở hai bên
• 7 mm ở phía sau
• 5 mm ở bên dưới

Giáp trước của PT-76 đủ để chống lại đạn súng máy cỡ 12,7 mm, giáp hông thì đủ để chống lại đạn súng máy 7,62 mm và những mảnh đạn pháo nhỏ. Nhưng với đạn 12,7 mm hoặc các mảnh đạn pháo lớn hơn thì giáp của PT-76 có thể bị xuyên thủng ở phía hông.

Đặc biệt, độ nghiêng lớn của giáp trước khiến cho một số loại đạn súng chống tăng có thể bị trượt văng ra, không phát nổ. Tiêu biểu là trận Làng Vây, tất cả các phát đạn từ súng M72 LAW của Mỹ bắn vào những xe PT-76 đều bị trượt ra nên không phá hủy được mục tiêu.