实际上，设计局早在1961年就已经设计过安装后备动力组件的“432项目”。当时有两种备选动力方案—车里雅宾斯克工厂（ChelyabinskPlant）和巴尔纳乌尔工厂（BarnaulPlant）。车里雅宾斯克工厂安装V—45发动机（V—2发动机的改进型）的动力舱布置方案中选。1965年，3辆安装V—45发动机的“432项目”原型车完成制造。它们被称为“436项目”。1966—1967年，这三辆坦克在鄂木斯克和列宁格勒附近进行了广泛而严格的测试。
在参考了这些测试结果后，哈尔科夫机械制造设计局设计了“438项目”（后改称“439项目”）—安装V—45发动机的T—64A主战坦克。根据1967年9月12日苏联国防工业部长的第594号部长令，1968年，“439项目”原型车制造正式开始。
根据1967年9月28日苏联国防工业部长签署的第623号部长令，1969年，4辆“439项目”原型车开下生产线并立即投入广泛的测试。测试结果证实，安装V—45发动机的T—64A坦克后备生产方案在机动性上并不逊色于安装5TDF发动机的首选制造方案。后来，在“439项目”的动力舱布置方案基础上，确定了T—72坦克的动力舱布置方案。
20世纪70年代初，哈尔科夫设计局开始改进T—64A主战坦克，这个改进是非官方的研究项目，仅限于草案设计的范畴。领导这项改进工作的是第一副总工程师尼古拉依·A·绍明。1973年完成的草案设计（设计局内部的项目代号T—64A—2M）实际上提出了彻底改进T—64A坦克火力、防护、机动性的问题。解决办法是改变坦克炮塔外形、备用弹药的放置方式、安装更强有力的发动机。
在这个草案设计的基础上，按照苏联国防工业部于1973年8月12日签署的第339号部长令，哈尔科夫设计局在T—64A坦克基础上研制出可发射炮射导弹的改进方案—“447项目”。新坦克在火控系统方面得到了很大改进，安装了新型激光测距仪、弹道。计算机和各种传感器。由于“447项目”和“437项目”（后来发展的“447项目”不带炮射导弹的改型）两种方案之间的技术继承性非常强（95%的部件通用），这使得工厂可以同时开工量产，而无需对生产线和组装设备进行大的改动。
根据1976年9月3日，苏共中央委员会和部长会议颁布的第733—244号文件，“447项目”和“437项目”原型车都将被苏联红军陆军部队采用，军方正式编号分别为T—64B和T—64B1。据苏联军方资料称，T—64B的战斗效能是T—64早期型的1.6倍。
1976年7月4日，由于亚历山大·A·莫洛佐夫的健康状况急剧恶化，他不得不辞去了哈尔科夫设计局局长的职务。原第一副总工程师尼古拉依·A·绍明被苏联国防工业部任命为新的局长和总工程师。
为进一步提高T—64A和T—64B主战坦克的战斗性能，哈尔科夫机械制造设计局与哈尔科夫发动机设计局一起在1974—1979年研制了6缸1000马力坦克发动机（6TD）。1978—1979年，安装上6TD发动机的T—64A坦克（“476项目”）成功通过了测试，实验证明，它在机动性方面有了极大的提高。1979年10月，6TD发动机被推荐进入批量生产。由于6TD发动机和5TDF发动机在设计上有相当多的类似之处，即使说前者是后者的继承人也未尝不可，因此，建立6TD发动机批量生产线相对容易，在技术上和成本上都无需冒风险。
依照苏联国防部于1977年9月9日、国防部和国防工业部于1978年1月5日、7月26日以及1979年1月25日的决议，哈尔科夫设计局制定了一个完整的技术改进方案，在为T—64A/B坦克大修期间为其换装1000马力的6TD发动机并改进其传动系统。按照苏联国防部于1983年12月21日颁布的第0262号命令，T—64A、T—64AK（指挥坦克）、T—64B和T—64B1坦克换装6TD发动机并重新进入陆军服役后的军方编号分别更换为T—64AM、T—64AKM、T—64BM和T—64B1M。
亚历山大·A·莫洛佐夫逝世后，鉴于这位前总工程师在坦克研制方面的杰出贡献（他在坦克设计局里工作了50年，其中36年担任总工程师，几乎将一生都献给了苏联的坦克研制事业），1979年，哈尔科夫机械制造设计局被命名为亚历山大·A·莫洛佐夫设计局。
1981—1983年，莫洛佐夫设计局继续致力于改进T—64B坦克，目的是提高进一步提高坦克的防护能力。按照苏联部长会议在1981年6月5日做出的第181号决议，设计局被要求开发设计一种模块化的爆炸式反应装甲，能够安装在现役坦克上。第一辆安装了爆炸式反应装甲的坦克在1984年完成制造。根据苏联国防部1985年1月14日的第07号命令，T—64B坦克被安装上爆炸式反应装甲并进入苏联陆军服役，军方正式编号改为T—64BV。
T—64B坦克的其他改进工作仍然在继续进行，莫洛佐夫设计局将大量精力投入到提高火控系统性能和战斗室总体作战效率方面。他们的成果后来被全套照搬到了T—80U坦克上。
T—80U坦克在设计上与T—64B坦克的差异主要有以下两点：负重轮采用橡胶轮缘取代了原来的内部减震器；燃气轮机取代了柴油发动机。1983—1985年，马里舍夫工厂生产了一批安装燃气轮机的T—80U主战坦克。由于燃气轮机在成本上几乎是同等功率柴油机的8—10倍，而耗油率也是柴油机的1.2—1.4倍，作为权宜之计，苏军向莫洛佐夫设计局订购了一种安装柴油机的T—80U坦克（该项目被称为“478B项目”，安装的柴油机仍然是6TD柴油机，与“476项目”完全相同）。
根据苏共中央委员会和苏联部长会议1985年9月2日作出的第837—249号决议，“478B项目”投入量产，被命名为安装6TD柴油机的T—80U主战坦克，而根据苏联国防工业部在1985年9月19日作出的第510号部长令，该型坦克与T—64B坦克并行生产。
在改进T—64A和T—64B坦克的同时，从1981年开始，莫洛佐夫设计局开始研制一种全新的主战坦克。1984年，该型坦克的设计草案完成，1985年，正式方案设计完成。1987年，莫洛佐夫设计局下属工厂制造出第一辆原型车。1990年，尼古拉依·A·绍明中将退休，米哈依洛·D·伯里休克少将，原车里雅宾斯克转子设计局局长被任命为莫洛佐夫设计局局长和总工程师。
根据苏联国防工业部于1987年5月27日颁布的第328号部长令，莫洛佐夫设计局兼并了原马里舍夫工厂的第61设计局，该设计局主要研制重型全履带式重型牵引车和以此为底盘的工程车辆。至此，莫洛佐夫设计局完成其研究范围的大扩张，它不仅仅研制主战坦克，其触角伸向了军用履带车辆的所有领域。
第61设计局有着光荣的历史，其前身哈尔科夫机车厂重型车辆部在1924年组建。随后它以德国的汉诺马格拖拉机为原型，研制生产了共产主义全履带式拖拉机。这种拖拉机被红军用来牵引重炮。为了研究和制造这类专门车辆，1个设计小组从哈尔科夫机车厂技术办公室独立出来。随着共产拖拉机在20世纪30年代初过时，根据炮兵司令部的命令，B·N·沃农科夫特领导设计师们开始研制一种全新的火炮牵引车—共产国际（Komintern）。为了达到装备通用性的要求，该型牵引车以T—24坦克车体为底盘研制。1931年完成的原型车显示，按照拖拉机的技术规格设计的炮兵牵引车并不比它的前辈好多少。设计方案的缺陷在N·G·祖巴列夫领导下被排除了。共产国际牵引车拥有了封闭驾驶室和载货平台，并且安装了苏联自行研制的第一型绞盘。测试显示，它足以牵引152毫米的重炮，1935年，共产国际牵引车投入量产，总产量2000辆，广泛运用于军事和民用领域，一直使用到40年代末。