Những thông tin về T-64 được Liên Xô giữ kín trong một thời gian dài, phương Tây thường nhầm lẫn T-64 với T-72. T-64 không bao giờ được xuất khẩu và chỉ được triển khai hạn chế trong các chiến dịch chống phiến quân Chechnya ly khai.

Năm 1967, chiếc T-64 đầu tiên được đưa vào trang bị của Sư đoàn xe tăng số 41 trực thuộc Quân khu Kiev.

Những chiếc T-64 thuộc Sư đoàn súng trường cơ giới số 59 ở Moldova được triển khai chiến đấu vào năm 1992, đây là lần triển khai chiến đấu đầu tiên của T-64.

T64 hầu như chỉ được trang bị cho các đơn vị Xô Viết tinh nhuệ và đóng ở các khu vực hiểm yếu của Liên Xô và khối Warszawa, ví dụ như Đông Đức và Hungary.