В период 1961 — 1963 годов на базе Т-62 было изготовлено несколько опытных образцов. В первую очередь следует отметить уже упоминавшийся «объект 167». Эта машина была оснащена двигателем В-26 мощностью 700 л.с., оборудованным турбонаддувом, и новой ходовой частью повышенной энергоемкости, включавшей в себя (применительно к одному борту) шесть опорных катков уменьшенного диаметра и три поддерживающих катка. Модернизированный двигатель В-26 (получивший индекс В-46) и ходовая часть «объекта 167» впоследствии использовались при создании танка Т-72. Испытывался вариант «объекта 167», оборудованный ПТУР (по тогдашней терминологии ПТУРС) «Малютка». На одном из опытных образцов этого танка был установлен газотурбинный двигатель ГТД-ЗТ. Машина получила индекс «объект 167Т».
Опорные катки уменьшенного диаметра устанавливались и на опытном «объекте 166М». Правда, число их составляло пять на борт. Этот танк оснащался дизелем В-36Ф мощностью 640 л.с. «Объект 166МЛ» в качестве дополнительного вооружения получил ПТУР «Малютка».
В 1964 году на танке Т-62, как и на боевых машинах других типов, проходила испытания комплексная экранная защита ЗЭТ-1. Она состояла из сетчатого пушечного и бортовых противокумулятивных экранов. Масса сетчатого экрана равнялась 60 кг, минимальное расстояние между экраном и броней —1800 мм. Время перевода из походного положения в боевое составляло 2 — 3 мин, а для установки самого экрана на танк требовалось не более 15 мин. Бортовые экраны секционного типа изготавливались из дюралюминия.
На одном из серийных танков Т-62 в конце 1965 года проходил испытания автомат заряжания «Желудь» для 115-мм пушки Д-68 (2А21), имевшей ту же баллистику, что и У-5ТС. Принципиальным отличием Д-68 было раздельное заряжание с частично сгорающей гильзой. Экстрактировался лишь латунный поддон гильзы массой около 4 кг. В 1967 году этот автомат переделали под 125-мм выстрелы и в опытном порядке скомпоновали в танке Т-62 вместе со 125-мм пушкой Д-81.
Инженерных, ремонтно-эвакуационных и прочих вспомогательных машин на базе Т-62 не создавалось. К моменту начала его производства все они уже были разработаны на шасси танков Т-54 и Т-55 и выпускались серийно. Единственной же боевой машиной на шасси Т-62 стал истребитель танков ИТ-1.
Ракетный танк «объект 150» проектировался в КБ УВЗ с 1957 по 1965 год на базе узлов и агрегатов танка Т-62. Разработка ракетного вооружения была поручена ОКБ-16, руководимому А.Э.Нудельманом. Консультантом по системе управления пригласили А.А.Расплетина, руководителя КБ-1 Госкомитета радиоэлектронной промышленности. В дальнейшем этому коллективу совместно с ЦКБ-14 поручили работу по созданию всего комплекса. Эскизный проект ракетного танка подготовил завод № 183 в 1958 году первоначально на базе танка Т-54, но затем проект скорректировали, приняв в качестве базы танк Т-62.
Строенная установка ПТУР «Малютка» на башне танка «объект 167»
Опытный образец среднего танка «объект 166М»
Машина имела сварной корпус, заимствованный у серийного танка Т-62. Башня — литая, полусферической приплюснутой формы, с выдвижной установкой комплекса ракетного управляемого вооружения 2К4 «Дракон» и механизмом заряжания, в котором помещалось 12 управляемых ракет ЗМ7. Еще три ракеты располагались в немеханизированной боеукладке. В качестве вспомогательного вооружения на «объекте 150» устанавливался 7,62-мм пулемет ПКТ с боекомплектом 2000 патронов. Боевая масса машины составляла 34,5 т. Экипаж — три человека (командир, механик-водитель, оператор).
В комплекс ракетного управляемого вооружения входили ракеты, система заряжания и пуска, дневной и ночной прицелы, стабилизатор 2ЭЗ, станции наведения и управления. Управление ракетой — радиокомандное, полуавтоматическое, на любой комбинации из семи частот и двух кодов, что позволяло одновременно вести стрельбу из нескольких истребителей танков. Эффективность поражения цели: с первого-второго выстрела.
Заряжание пусковой установки автоматическое. Автоматика приводилась в действие нажатием кнопки на дневном прицеле. Люлька ПУ совместно с полем зрения дневного и ночного прицелов, антенной, пулеметом ПКТ и осветителем ночного прицела стабилизировалась в вертикальной плоскости, а башня — в горизонтальной.