Với những tính năng kỹ thuật vượt trội, T-64 nhanh chóng trở thành mẫu tăng tấn tiến nhất thế giới trong suốt nửa cuối thập niên 60 và nửa đầu thập niên 70. Nó là một cơn ác mộng của lực lượng xe tăng NATO trong thời gian dài. Ngay trong thời điểm hiện nay, các bản T-64 cải tiến vẫn chưa có dấu hiệu "xuống sức", thậm chí có người còn cho rằng T-64 cải tiến đấu ngang ngửa với T-80 và T-84. Thật sự T-64 đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ của mình: kế tục các mẫu tăng hạng nặng nổi tiếng như IS-3 và T-10.

Có một điều thú vị là T-64 hay bị nhầm với T-72, một phiên bản nâng cấp của T-62 nhưng có sử dụng nhiều chi tiết của T-64. Thật sự, T-72 rất giống với T-64 cũng như bản nâng cấp của nó là T-80. Mặc dù vậy có một số đặc điểm khác biệt dễ nhận dạng 2 xe tăng này:

• T-64 có 6 bánh xích nhỏ và bề mặt lồi ra ngoài giống như đáy một con dấu, trong khi bánh xe T-72 vành lồi ra ngoài, phần còn lại lõm vào trong. T-64 có bốn con lăn hồi chuyển, bánh răng phát động với 12 răng và một double-pin track.[10]
• Thiết bị nhìn hồng ngoại nằm ở bên trái của pháo chính. Khẩu đại liên phòng không 12,7 ly kiểu mới NSVT nằm trên vòm khoang chỉ huy có giá được gắn cố định và luôn sẵn sàng nhả đạn vào bất cứ lúc nào. Một số hộp đạn được lắp bên hông tháp pháo. Ống phun khói lắp ở mặt sau tháp pháo, trong ống đó còn đặt một ống khác nối thông tới nơi xả khói của động cơ.[10]
• Động cơ của T-64 nhỏ hơn T-72, và gần tháp pháo có một tấm chắn phóng xạ[10].
• Phiên bản T-64K dành cho chỉ huy được gắn thêm một ăng-ten nhỏ và một ăng-ten lớn dài 10m được đặt đứng thẳng tại vị trí trung tâm của khoang dành cho liên lạc viên. T-64K dùng hệ thống định vị TNA-3 giống với T-62 và không có đại liên phòng không.[10]

Tất nhiên là chất lượng 2 xe tăng này không thể nhầm được: T-64 hoàn toàn vượt trội về mọi mặt so với T-72 (trừ phiên bản T-72B sản xuất năm 1985), cụ thể như:

• Hệ thống nạp đạn tự động bằng thủy lực (không dùng điện) của T-64 có tốc độ nạp đạn cao hơn (6-13 giây/1 lần), độ tin cậy cao, ít bị hỏng do dằn xóc. Hệ thống nạp còn có chế độ nạp "chuỗi" (sequence) còn nhanh hơn (<5 giây/lần). Trong những bản cái tiến thì thiết bị nạp có thể tự giật lùi nhằm đảm bảo tốc độ cao của viên đạn (keep a good speed at the end of the load).
• Tổ lái hoạt động thoải mái hơn nhờ vào khoang lái rộng hơn, hệ thống treo linh hoạt hơn và nhờ vào chế độ điều khiển phụ trợ (Perrett 1987:43).
• Khoang đạn nằm ở phần dưới của tháp pháo, nhờ đó tránh được nguy hiểm do đạn tự nổ.
• Giáp trụ tốt hơn hẳn T-72 (trừ T-72A/B): sử dụng giáp composite, giáp phản ứng nổ ERA,... Được cho là vẫn còn có thể chống chịu tốt các loại đạn pháo tân tiến hiện nay.
• Hệ thống điều khiển bắn của T-64B cực kỳ hiện đại, ngay cả T-72B cũng không sánh bằng (phiên bản nâng cấp của T-72B là T-72BU (T-90 đời đầu) thì mới ngang bằng)
• Vị trí của xa trưởng có tầm nhìn tốt, anh ta có thể điều khiển khẩu đại liên phòng không từ bên trong xe và điều khiển pháo chính trong trường hợp khẩn cấp.

Vì vậy T-64 đắt hơn và phức tạp hơn: nó chỉ được sản xuất hạn chế và sử dụng bởi các lực lượng tinh nhuệ nhất của Liên Xô, đóng tại những nơi xung yếu trong khối Vácsava, như quân đoàn 14 tại quân khu Odessa, sư đoàn cận vệ số 41 tại quân khu Kiev. Các mẫu T-64A cũng hiện diện trong lực lượng tăng thiết giáp của Tập đoàn quân Liên Xô tại Đông Đức (GSFG) và Tập đoàn quân nam Hungary, về sau T-64B cũng được trang bị cho các lực lượng này. T-64 không xuất khẩu, ít sử dụng, và trong suốt một thời gian dài các thông tin của nó là bí mật. Còn T-72, do giá thành thấp, dễ sản xuất đại trà thì lại thay thế cho T-55 và T-62 trong việc hình thành "xương sống" của bộ đội tăng thiết giáp Xô Viết và việc xuất khẩu ra nước ngoài (xem thêm bài T-72).

Bởi tháp pháo nhỏ và thấp nên góc hạ nòng súng khá nhỏ (5-6 độ) nên không thể đứng bắn khi ở các vị trí quá cao, làm giảm khả năng phòng thủ của xe tăng[10]. Phương Tây cho rằng đây là nhược điểm, bởi xe tăng sẽ không tận dụng được chiến thuật "Hull-Down" (nấp thân xe sau mô đất dốc, chỉ để hở nòng pháo) khi phòng thủ. Tuy nhiên, các nhà thiết kế Liên Xô không xem đây là một nhược điểm, bởi phương thức tác chiến chủ yếu của xe tăng không phải là phòng ngự mà là cơ động tấn công, tháp pháo nhỏ sẽ giúp giảm đáng kể xác suất trúng đạn khi tác chiến vận động. Nhiệm vụ ẩn nấp phòng ngự là của lực lượng pháo chống tăng chứ không phải của xe tăng, tuy nhiên nếu bắt buộc phải bố trí phòng thủ (vốn ít khi diễn ra) thì T-64 vẫn hoàn toàn có thể dùng lưỡi ủi đất (gắn trước thân xe) để tự đào hố ẩn nấp kiểu "Hull-Down" chỉ trong mấy phút.

T-64 cũng mắc một số các khuyết điểm như:

• Việc dùng thiết bị nạp đạn tự động làm giảm số thành viên trong tổ lái, nhưng kích thước tháp pháo cũng bị thu nhỏ để xe nhẹ hơn và khó trúng đạn hơn, vì vậy khoảng không trong xe tăng không tăng lên bao nhiêu[10]. Khoang lái vẫn còn khá chật, vì vậy những người có thân hình cao khó sử dụng xe tăng và binh sĩ cũng mau mệt mỏi. Việc này cũng khiến phụ tùng phải để ở các khoang ngoài xe.
• Khi T-64K (phiên bản chỉ huy) dùng ăng-ten, nó buộc phải neo cột ăng-ten xuống đất, vì vậy lúc đó xe tăng không di chuyển được[10].

Đồng thời hệ thống nạp đạn tự động của T-64 cũng bị chỉ trích khá nhiều:

• Các phiên bản đầu tiên của nó thiếu các biện pháp an toàn dành cho kíp lái, nhất là đối với các pháo thủ, người ngồi gần hệ thống nạp nhất: các bờ rìa (limb) luôn luôn được tìm thấy trong hệ thống máy và dễ dẫn đến thương tích nặng, nhiều khi là tử vong. Và nhiều khi chỉ cần ống tay áo của pháo thủ bị kẹt vào trong thiết bị nạp thì anh ta sẵn sàng trở thành "viên đạn" ngay(Perrett 1987:42).
• Thiết kế của tháp pháo khiến người lính khó nạp đạn bằng tay khi bộ phận nạp bị hỏng. Lúc đó tốc độ bắn trở nên cực chậm: 1 viên trong 1 phút vì người lính lúc này phải mò mẫm nạp đạn trong một mớ hỗn loạn của một cái máy hỏngPerrett 1987:42).
• Có thêm thiết bị nạp đạn đồng nghĩa với việc giảm số thành viên trong kíp lái, nhưng cũng có nghĩa số thành viên tham gia công việc bảo trì xe tăng (một việc làm cần phải thực hiện thường xuyên) giảm đi, tức là mỗi người sẽ phải làm việc nhiều hơn. Và nhiều khi việc bảo trì được thực hiện ngay sau khi kíp lái hoàn tất một chiến dịch nào đấy, và lúc đó mọi người đều mệt mỏi. Thêm vào đó, nếu người xa trưởng là một sĩ quan chỉ huy và phải thực thi nhiều nghĩa vụ khác của người sĩ quan (ví dụ như tham dự các cuộc gặp mặt cấp cao hoặc đi gặp thủ trưởng), công việc bảo trì hầu như đè nặng trên vai hai người còn lại. (Perrett 1987:42-43) Tất cả những điều này có nghĩa là kíp lái sẽ dễ xuống sức hơn do phải gánh một khối lượng việc lớn, dẫn đến hiệu suất làm việc ngày một giảm, đồng thời việc sửa chữa các hỏng hóc và bảo trì xe sẽ tốn nhiều thời gian hơn, xe tăng sẽ ít có cơ hội ra chiến trường hơn. Các vấn đề này sẽ trở nên đặc biệt nghiêm trọng trong các chiến dịch kéo dài nhiều ngày.
• Cấu trúc và hệ thống máy móc của T-64 bị phê phán là quá phức tạp, dẫn đến các hỏng hóc xảy ra thường xuyên. Nhất là hệ thống bánh xích, vốn mang một thiết kế mới hoàn toàn so với các phiên bản trước đó. Thậm chí các kỹ sư và thợ cơ khí của nhà máy sản xuất T-64 gần như là "định cư" tại các đơn vị tăng vì các vấn đề xảy ra quá thường xuyên (Perrett 1987:43-44).

Để khắc phục những nhược điểm nói trên, Liên Xô tiếp tục nghiên cứu, nâng cấp T-64 thành loại T-80.