Башня танка Т-90С, конструктивно являющаяся развитием башни Т-72Б, выполнена литой. Ее лобовая часть имеет комбинированную броневую защиту. В кормовой части расположен небольшой круглый люк для выброса поддонов. В передней части башни смонтировано семь блоков и один контейнер динамической защиты. Еще 20 блоков ДЗ размещены на крыше башни.
Место механика-водителя имеет усиленную (по сравнению с Т-72Б) защиту. Оно прикрыто надбоем из водородосодержащего полимера с добавлением бора, лития и свинца.
Т-90С оснащен 125-мм гладкоствольным орудием-пусковой установкой 2А46М-2. Максимальная прицельная дальность бронебойными подкалиберными и кумулятивными снарядами составляет 4000 м, осколочно-фугасными снарядами — до 10000 м. Максимальная дальность прямого выстрела по цели высотой 2 м — 2120 м.
Карусельный автомат заряжания пушки (аналогичный используемому на Т-72Б) обеспечивает практическую скорострельность 8 выстр./мин. (при ручном заряжании — 2 выстр./мин.). Суммарный боекомплект машины составляет 43 выстрела. Он включает бронебойные подкалиберные снаряды с отделяемым поддоном ЗБМ42 (начальная скорость 1715 м/с), бронебойные кумулятивные снаряды ЗБК29М (начальная скорость 905 м/с), осколочно-фугасные снаряды с электронным дистанционным взрывателем (начальная скорость 850 м/с, использующиеся совместно с системой дистанционного подрыва «Айнет», значительно повышающей эффективность борьбы с незащищенными целями, в первую очередь — легкими противотанковыми средствами противника, а также противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) 9М119.
ПТУР, имеющая систему наведения по лазерному лучу и обладающая трансзвуковой скоростью (340 м/с), обеспечивает поражение неподвижных и подвижных целей (в том числе и низколетящих вертолетов) на дальности 100...5000 км при скорости движения танка до 30 км/ч. Следует отметить, что танк Т-72Б может вести стрельбу ракетами лишь с места или с коротких остановок.
По сравнению с вооружением танков типа Т-72 на Т-90С обеспечена возможность быстрой смены ствола без демонтажа всей пушки. Симметричное расположение тормозов отката орудия позволило несколько увеличить точность стрельбы.
Пушка оснащена устройством встроенного контроля выверки. Комплекс управления огнем 1А45Т «Иртыш» включает систему управления артиллерийским огнем (СУО) 1А42 и систему управления ракетным вооружением 9К119 «Рефлекс».
СУО обеспечивает автоматический ввод поправок в параметры стрельбы. При этом учитываются скорость танка, дальность до цели и ее угловая скорость, температура воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, температура заряда, угол наклона цапф орудия, а также степень износа канала ствола. СУО включает дневной прицел-дальномер 1Г46, поле зрения которого стабилизировано в двух плоскостях, цифровой баллистический вычислитель 1В528-1, а также двухплоскостной стабилизатор орудия 2Э42-4 «Жасмин».
В башне танка установлен ночной активно-пассивный прицел наводчика ТПН-4-49 «Буран-ПА» (вместо которого может монтироваться тепловизионный прицел ТО1-ПО2Т «Агава-2»), а также прицельно-наблюдательный комплекс командира танка ПНК-4С с дневным/ночным прицелом «Агат-С». Замена активно-пассивного прицела на тепловизор позволяет увеличить дальность обнаружения целей на поле боя с 1500 м до 2500 м (что приближается к лучшим зарубежным стандартам). Однако высокая стоимость отечественного тепловизионного оборудования и недостаточная мощность производственной базы не позволяют укомплектовать «Агавами-2» все танки.
Вспомогательное вооружение Т-90С, предназначенное для борьбы с открытыми и легкобронированными целями, включает пулемет НСВТ-12,7 «Утес» (12,7 мм, боекомплект — 300 патронов), размещенный в закрытой установке, позволяющей командиру вести огонь, наводя оружие посредством приводов дистанционного управления, не открывая люка танка. Пулемет обеспечивает поражение воздушных и наземных целей (в последнем случае он может работать в стабилизированном режиме). Имеется традиционный для отечественных танков спаренный с пушкой 7,62-мм пулемет ПКТ (боекомплект — 2000 патронов). Внутри танка в специальной укладке размещены автомат АКМС-74, сигнальный пистолет и десять ручных гранат типа Ф-1.
Танк имеет развитый комплекс обеспечения боевой живучести, включающий броню, систему встроенной динамической защиты, быстродействующую систему автоматического пожаротушения ЗЭЦ13 «Иней», новейший комплекс противоатомной защиты и другое оборудование.
Боевая живучесть машины значительно возрастает и за счет оснащения ее комплексом оптико-электронного подавления ТШУ-1-7 «Штора», который защищает машину от противотанковых ракет с командными полуавтоматическими системами наведения (TOW, HOT, «Милан», «Дракон») или ПТУР с лазерным полуактивным самонаведением (AGM-65 «Мейверик», «Хеллфайр» и т.п.).
