Кроме того, ракетные танки были менее эффективны в ближнем бою, чем линейные средние танки. На вооружение выше упомянутые ракетные танки не принимались.
Основной боевой танк Т-64А и его модификации Танк Т-64 по подвижности и броневой защите, точности стрельбы и скорострельности значительно превосходил танк Т-62, однако, имел одинаковые с ним параметры по действию 115-мм бронебойно-подкалиберных и кумулятивных снарядов у цели. К тому же по данным разведки стало известно, что в Великобритании в конце 50-х годов началась разработка нового танка F.V.4201 “ЧИФТЕН”, предназначенного для замены средних пушечных танков “ЦЕНТУРИОН”и тяжёлых пушечных танков “КОНКЭРОР”.
Новый английский танк должен был быть вооружен новой 120-мм танковой пушкой TX23 (L11).
В ФРГ в начале 60-х годов велись опытные работы по созданию 120-мм гладкоствольной танковой пушки для перспективных западногерманских танков, разработка которых велась параллельно с проектом единого для США и ФРГ основного боевого танка МВТ-70.
В связи с этим, параллельно с конструкторским сопровождением серийного производства танка Т-64, в 1963 году началась работа по установке на танк Т-64 новой 125мм гладкоствольной танковой пушки Д-81Т (2А26). Технический проект нового танка, которому был присвоен индекс “объект 434”, был готов в 1964 году. В этом же году была выпущена установочная партия в 20 машин, которые 1966 – 1967 годах прошли всесторонние войсковые испытания. В мае 1968-го года новый танк был принят на вооружение Советской Армии под маркой “средний танк Т-64А”.
Новая 125-мм танковая пушка Д-81Т (2А26) была разработана в 1962 году на заводе № 172 (г. Пермь) в ОКБ-9 под руководством Ф.Ф. Петрова. Мощность новой танковой пушки была такова (во время выстрела на цапфы пушки передавалось усилие до 350 тонн), что во время полигонных испытаний, которые проводились в 1963 году, пушка Д-81Т устанавливалась на лафете 203-мм гаубицы Б-4.
Установка новой пушки потребовала существенных изменений в конструкции башни танка и механизма заряжания, а так же замене дневных и ночных прицелов и стабилизатора танкового вооружения. Параллельно с этим велись работы по улучшению других узлов и агрегатов танка и увеличению их надёжности и технологичности в процессе производства.
Проводились исследования, направленные на дальнейшее повышение уровня броневой защиты танка от кумулятивных снарядов и воздействия ОМП на экипаж танка.
Боевая масса нового танка возросла до 37 тон. На танке Т-64А первых серий был установлен новый оптический прицел-дальномер ТПД-2-1(1Г15-1), ночной прицел ТПН-1-43А и стабилизатор вооружения 2Э23. Ёмкость нового механизма заряжания 6ЭЦ10 сократилась до 28 артиллерийских выстрелов, а боекомплект танковой пушки до 37 выстрелов.
Танк получил новую крышу МТО, улучшенную эжекционную систему охлаждения.
Изменилось ёмкость, форма и количество наружных топливных и масляных баков, укладка ЗИП и съемных узлов ОПВТ. Наружный масляный бак зимой обогревался за счёт подвода к нему части выхлопных газов через обводной газоход двигателя.
На надгусеничных полках устанавливались съёмные алюминиевые противокумулятивные щитки (по четыре на борт) и несъёмные резиновые экраны.
Аналогичные щитки и экраны с 1967 года устанавливались и на объекте 432.
С 1 января 1966 года для более интенсивного конструкторского сопровождения серийного производства объектов 432 и 434, а так же более эффективного устранения недостатков, выявленных в ходе испытаний и войсковой эксплуатации танков, КБ-60М и опытный цех № 190 танкового производства были объединены в самостоятельное предприятие – “Харьковское Конструкторское бюро по машиностроению”(ХКБМ).
Начальником и Главным конструктором ХКБМ был назначен А.А. Морозов.
В ходе серийного производства танк Т-64А постоянно совершенствовался.
Модернизации подвергались вооружение танка, система управления огнём, силовая установка, трансмиссия и ходовая часть. Танки оснащались новым инженерным оборудованием и усовершенствованными средствами связи. Модернизации подвергались серийные и капитально отремонтированные танки.
В 1971 году на танке установили улучшенный прицел-дальномер ТПД-2-49 (1Г15-2), ночной прицел ТПН-1-49-23, модернизированную радиостанцию Р-123М. Изменилась укладка съёмных узлов ОПВТ. На башне танка, справа, установлен специальный ящик для съёмных узлов ОПВТ. Изолирующие аппараты АТ-1 уложены в три ящика, закреплённые на башне танка слева. Укладка по-походному воздухопитающей и выхлопной труб с крыши МТО перенесена на кормовую часть башни.
В 1972 году на танке была установлена зенитно-пулемётная установка закрытого типа. Зенитный пулемёт НСВТ-12,7 “Утёс”(6П17) с боекомплектом 300 патронов был оснащен прицелом ПЗУ-5 и электроприводом 1ЭЦ20 и смонтирован на командирской башенке. При этом антенный ввод с крыши башни перенесён в кормовую нишу за люком командира танка.