После устроенного разноса группа представителей ГБТУ приехала в Нижний Тагил и стала просить директора УВЗ И. В. Окунева в возможно короткие сроки начать серийное производство «объекта 166». Директор категорически отказал, мотивируя это тем, что завод готовится к выпуску более совершенного танка — «объект 167». Не помогли ни уговоры, ни последовавшие звонки из Москвы. И только в июле 1961 года на заседании ВПК, которое проводил заместитель председателя Совета Министров СССР Д. Ф. Устинов, Окунев дал согласие на постановку «объекта 166» на производство с июля 1962 года.
12 августа 1961 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 729–305 «О принятии на вооружение Советской Армии среднего танка Т-62».
В 1961 году завод № 183 изготовил установочную партию из 25 машин, которые поступили в Прикарпатский военный округ. 1 января 1962 года завод был остановлен на шесть месяцев для переоборудования сварочного конвейера в корпусном цехе, замены карусельных станков для обработки погона башни и проведения других мероприятий по подготовке производства. С 1 июля 1962 года начался массовый выпуск танка Т-62. В 1962 году было собрано 270 машин, в 1963-м — 1069, в 1964-м — 1521. Всего же за 11 лет производства, то есть до октября 1973 года, цеха Уралвагонзавода покинули 19 019 танков Т-62.
Эта машина, по сравнению со своим предшественником танком Т-55, имела целый ряд конструктивных особенностей. На ней установили гладкоствольную 115-мм пушку У-5ТС с двухплоскостным стабилизатором «Метеор»; цельнолитую башню с диаметром погона в свету 2245 мм (у Т-55 — 1816 мм); механизм выброса стреляных гильз через люк в кормовой части башни; изменили крепление пушки, прицела и спаренного пулемета в башне; увеличили длину корпуса на 386 мм, а высоту — на 27 мм; наклон кормового листа уменьшили с 17° до 2°; для обеспечения требуемого угла снижения пушки крыша корпуса от башни в сторону кормы имела наклон 3°15’, а в сторону носа — 0°30’; для защиты погона башни и люка командира от прямых попаданий пуль приварили броневые кольца сечением 10x30 мм; ликвидировали курсовой пулемет; конструктивно изменили механизм поворота башни; прибор наблюдения ТПКУБ заменили на комбинированный командирский прибор ТКН-2 «Кармин»; установили малогабаритный форсуночный подогреватель повышенной теплопроизводительности, 19-дисковый фрикцион с гидропневматическим приводом управления, исключавшим излишнее буксование дисков в процессе работы и уменьшавшим усилие на педали, тормозные колодки из пластмассы на лентах тормоза поворота; для повышения плавности хода танка динамический ход опорных катков увеличили со 142 до 162 мм; за счет удлинения опорной поверхности гусениц понизили удельное давление на грунт до 0,75 кг/см2, а также внесли ряд других более мелких усовершенствований.
Согласно постановлению № 729–305, вместе с танком Т-62 на вооружение принимался средний танк Т-62А («объект 165»), оснащенный 100-мм нарезной пушкой У-8ТС с двухплоскостным стабилизатором «Комета». Такое решение было продиктовано тем, что этим орудием предполагалось вооружить и харьковский «объект 430». У-8ТС (индекс ГРАУ 2А24) представляла собой модернизированную пушку Д-54ТС. У нее упрочнили ствол, в результате чего его масса возросла до 2390 кг. В связи с разработкой нового подкалиберного снаряда крутизну нарезов изменили с 25 до 35 клб. (Правда, к моменту принятия на вооружение подкалиберный снаряд еще не был готов.) Начальная скорость калиберного бронебойного снаряда массой 16,1 кг составляла 1015 м/с; дальность прямого выстрела (при высоте цели 2 м) — 1200 м; бронепробиваемость под углом 0° на дальности 1000 м — 235 мм, на 2000 м — 200 мм. Начальная скорость осколочно-фугасного снаряда массой 15,8 кг равнялась 940 м/с. Максимальная дальность стрельбы при угле возвышения 16° — 14 650 м.
В марте 1962 года было принято решение «в связи с необходимостью сокращения номенклатуры танковых пушек производство Т-62А не начинать». Постановлением Совмина от 29 июня того же года работы по пушке У-8ТС были прекращены «в связи с разработкой более перспективных образцов».
Единственной серийной модификацией Т-62 стал командирский танк Т-62К, отличавшийся от линейной машины установкой дополнительной радиостанции Р-112, танковой навигационной аппаратуры ТНА-2 и зарядного агрегата АБ-1-П/ЗО-У. Был добавлен один комплект четырехметровой штыревой антенны, изменено крепление сиденья заряжающего, а также внесены некоторые изменения в схему электрооборудования, в размещение боекомплекта и ЗИП и в компоновку аппаратов ТПУ. Боекомплект уменьшили на четыре артвыстрела и на три коробки с лентами для спаренного пулемета.
Что же касается линейных танков Т-62, то за время серийного производства они изменились мало. Все усовершенствования сводились в основном к установке более современного оборудования и вооружения. Так, с августа 1964 года спаренный пулемет СГМТ заменили на ПКТ, а командирский прибор наблюдения ТКН-2, — на ТКН-3. С 1965 года вместо радиостанции Р-113 и ТПУ Р-120 стали устанавливать радиостанцию Р-123 и ТПУ Р-124. В том же году ввели броневой колпак ночного прицела ТПН-1-41-11. С мая 1966 года гирополукомпас ГПК-48 заменили на ГПК-59, а в 1967 году ликвидировали люки в крыше моторно-трансмиссионного отделения. С 1972 года танк вооружили зенитным пулеметом ДШКМ. Начиная с 1975 года часть выпущенных машин оборудовали лазерными дальномерами КДТ-1.
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-3Т. 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 166М/1» в качестве дополнительного вооружения получил ПТУР «Малютка».