Опытная машина заинтересовала военных. Во исполнение Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 141-58 от 17 февраля 1961 г. начальником Танковых войск генерал-полковником П.П. Полубояровым были утверждены ТТТ на разработку нового танка, разработанные НТК ГБТУ. Основными из них были следующие: повышение огневой мощи за счёт установки 115-мм гладкоствольной танковой пушки Д-68 с механизированным заряжанием; усиление противоатомной и противокумулятивной защиты; повышение маневренности танка; боевая масса до 34 т; экипаж - три человека.

В сжатые сроки, к середине 1961 г. в КБ-60 был разработан технический проект нового танка, получившего индекс «объект 432», а в сентябре 1962 г. из ворот опытного цеха Харьковского завода транспортного машиностроения им. Малышева (ХЗТМ - так стал называться завод №75 с февраля 1957 г.) вышел первый опытный образец. Чуть позже эта машина участвовала в показе перспективных образцов бронетанковой техники на полигоне НИИ БТВТ в подмосковной Кубинке, на котором присутствовал Н.С. Хрущев. На Никиту Сергеевича танк произвел хорошее впечатление.

В соответствии с техническим проектом, на «объекте 432» планировалось отработать два варианта прицельного комплекса: один с оптическим прицелом-дальномером ТПДМС, а второй с радиолокационным дальномером ТРЛД «Сирень-РД», сопряженным с оптическим прицелом Т-2С, как это планировалось на одном из вариантов проекта «объекта 430У». Такой прицельный комплекс позволил бы вести прицельную стрельбу в любых погодных условиях днем и ночью. Однако от установки ТРЛД отказались из-за увеличения энергопотребления до 12,5 кВт при максимальной возможности генератора 10 кВт. Кроме того, значительно снижался внутренний объем боевого отделения танка, а установка некоторых блоков комплекса и вовсе была затруднена. Размер антенны радиодальномера в боевом положении (после раскрытия) составлял 820 мм, что повышало уязвимость как комплекса, так и всего танка в целом. В связи с этим было решено опытные образцы «объекта 432» изготавливать с прицел-дальномером ТПДМС, а работы по радиодальномеру продолжить на специальном танке. 

Первые серийные образцы машины «объект 432» вышли из ворот завода имени В.А. Малышева в октябре 1963 г. Я не оговорился о серийных образцах, хотя машина и не была принята еще на вооружение. Это была уже серия, хотя еще и совсем небольшая. Через год, т.е. к октябрю 1964 г. заводом было выпущено уже 54 танка, а еще через год их количество возросло до 218. Первые такие машины были направлены в Харьковское гвардейское танковое командное училище (с 1966 г. - высшее танковое командное училище) и в 41-ю гвардейскую танковую дивизию в опытную эксплуатацию. Дислокация дивизии в г. Чугуеве, в 40 км от Харькова, как и расположение танкового училища недалеко от завода, позволяли оказывать силами специалистов КБ и завода помощь в освоении и эксплуатации новых танков.

Опытный танк Т-64Т («объект 003») с вертолетным газотурбинным двигателем ГТД-3ТЛ	Вид на МТО опытного танка Т-64Т

Войсковые испытания «объект 432» прошел успешно и Постановлением Совета Министров СССР №982-321 cc от 30 декабря 1966 г. был принят на вооружение как средний танк Т-64. 2 января 1967 г. вышел в свет приказ Министра Обороны СССР №002, подтверждающий принятие танка на вооружение. Серийный выпуск Т-64 продолжался до 1969 г.

Параллельно с созданием и доводкой танка Т-64, в 1963-1965 гг. во ВНИИ-100 (в г. Ленинграде) шли проработки и испытания проекта танка с вертолетным газотурбинным двигателем ГТД-3ТЛ мощностью 700 л.с. Для этого в институт с харьковского завода были переданы шасси танка Т-64, куда и был установлен ГТД.

Опытная машина («объект 003») получила название танк Т-64Т, прошла испытания, но на вооружение принята не была - не выдерживал вертолетный двигатель суровых условий эксплуатации танков. Газотурбинный двигатель для танка создавался заново. Но это уже отдельный рассказ.

В отношении танка Т-64 по многим показателям можно говорить: «Впервые в мире применено...». В частности, на этом танке впервые в мире было применено многослойное комбинированное бронирование лобовой части корпуса и башни и установлен механизм заряжания (МЗ). Комбинированное бронирование значительно снижало вероятность поражения танка при попадании в него боеприпасов с кумулятивной боевой частью, в том числе и ПТУР, а МЗ повышал боевую скорострельность танковой пушки, позволил снизить габариты башни и силуэт всего танка в целом. Высота танка по крыше башни составляла всего 2,154 м, в то время как высота американского основного боевого танка тех лет М60А1 составляла 2,75 м. Установка в танке МЗ, кроме того, давала возможность дополнительного увеличения бронирования танка. Следует отметить, что подобная автоматическая система заряжания на западных танках впервые появилась лишь более чем 30 лет спустя.