车体设计
99式的原始设计参考了T-72，其底盘酷似一辆放大的T-72，换装一座新型焊接炮塔，这是85-IIM以来中国新型坦克惯用的炮塔构型。与先前85/90式坦克相较，99式坦克外观最容易辨认之处，就是车头的V字形档弹板，此种设计先前见于俄罗斯T-72坦克，主要用于防止弹片沿着车头击中炮塔环。
驾驶席设置于车头中央，驾驶舱盖为单片式，舱盖设有三具潜望镜，中央的一具可换成双目星光夜视镜，夜间有效使用距离约200米。炮塔战斗室内有两名乘员，车长位于炮身右侧，顶上的车长指挥塔舱盖四周设有5个潜望镜，炮手舱盖沿袭俄式的向前开启设计，指挥塔前方设有车长全周界瞄准仪。99式的炮塔战斗室空间比以往中国坦克更大，预留了安装更大口径坦克炮的空间。炮手席位于炮身左侧，炮手瞄准仪位于炮手舱盖前方。车尾发动机舱与炮塔战斗室之间以装甲隔绝，整个动力包件可以一次吊换。由于车内装备较多，99式的炮塔也比先前的90式略大一些。之后的99式改进型与原始设计外型上的差异就是炮塔正面的附加装甲和取消了正面V字形档弹板；99式的主要量产工作都集中在第二次的改良构型，原始设计只是一种过渡型号。99改进型炮塔正面的箭簇型装甲基本结构有两层，本体是一个中空的箱子，并在正面与侧面前部的外部再用增加一层装甲（以螺栓固定）；因此，装甲套件本身至少有外部装甲板与内部结构本体这两部分的装甲，而本体的中空结构也有助于消散HEAT穿甲喷流的威力。除了炮塔正面装甲之外，99式改进型车的体正面与炮塔两侧也加装不少方形装甲块（应为反应装甲）；炮塔两侧中部到整个炮塔尾部设置一个大型的整体储物架，中间可以加挂水箱等随车物品，而炮塔两侧的储物架外侧则设有装甲板；这个储物架能提前引爆敌方HEAT穿甲弹，在不增加太多重量的情况下，加强了炮塔两侧与后部的防护能力。
动力系统
99式仍沿用过去的机械传动与液压辅助手排变速箱系统，传动装置由传动箱、两个侧变速箱与同轴侧传动器组成，侧变速箱为二级行星齿轮式，带摩擦离合器，使用液压操作，每个侧变速箱内有2个闭锁离合器和4个机械式制动器，总共有7个前进档和1个倒退档；
在99改型上，中国以1200马力的150HB发动机为基础，开发新一代的1500马力大功率柴油机，以德国MTU MT883作为性能指标。此种新发动机以及新的传动系统已经安装于98式改坦克进行测试，并展现了80公里每小时的最大道路速度以及60公里每小时的最大越野速度。
在行走部分上，99式坦克采用两条双销挂胶履带（每条由85块履带板组成，总质量为2.1吨，使用寿命为10000公里）、6对直径为730毫米的双缘路轮、两对挂胶托带轮、两对挂胶托边轮以及主动轮和诱导轮组成，主动轮在后，诱导轮在前。在第一、第二和第六路轮上安装有液力套筒式避震器和“Z”形轴避震器。悬吊装置的扭杆沿底甲板横向布置，操纵装置的拉杆沿侧甲板布置。由于对扭杆进行了改进，路轮行程增至340毫米，从而使车辆平均行驶速度提高了12%，从停车状态加速到42公里/小时只需10秒。
射控系统
99式坦克配备先进的指挥式数位坦克射控系统，较先前85-IIM以及90-II的系统更为先进。99式的射控系统整合有双轴稳定系统、车长瞄准仪、 炮手瞄准仪（含红外线热像仪与激光测距仪）、炮耳轴倾斜感测器、炮塔水平角速率感测器、横风感测器、数位射控电脑、操纵介面以及相关电路控制盒所组成。
99式坦克的射控系统稳定方式为“上反稳像”，也就是在瞄准器镜头的上反射镜的俯仰与回旋轴上加装陀螺仪来实施稳定，并以电子同步方式维持炮身与瞄准轴线的连动，即在上反射镜俯仰轴上安装一个角度传测器（称为上反射镜解算器），用于测量瞄准线与炮塔内某考物之间的角度偏差，此外在炮耳轴上也安装另一个角度传感器（称为炮耳轴解算器），用于测量炮身轴线与炮塔某参考物之间的偏差角。
相较于先前85-IIM、96式较为简单的“下反稳像”99式射控系统的“上反稳像”是与西方第一线主战坦克相同的方式，其瞄准器视线系独立稳定与动作，观测镜直接透过稳定系统使瞄准点与目标压在一直线上，此外别无其他因素制约；火炮武器系统也是独立进行稳定与动作，根据炮手对目标的瞄准点与测距结果（如果射控硬件允许，则也可跟随车长瞄准仪的瞄准点），由弹道数据处理计算机搭配所有相关参数来计算出火炮射击参数，包括仰角、横风、姿态补偿、前置量等等，使武器弹道与瞄准点重合。
对抗系统
主动对抗系统方面，99式坦克装有一套特殊的主动式激光警告/对抗系统，包括一具激光预警系统(Laser Warning Receiver，LWR，其接收机就是激光通信系统）， 以及炮手舱盖后方一具特殊的致盲激光发射器(Laser Self-defence Weapon，LSDW)。LSDW由激光压制机、干扰机（即气体激光发射器）、自动旋转基座、追踪系统以及微处理控制单元组成，采用数位式封闭循环控制。
当LWR接收到敌方激光标定器讯号后，系统便自动标定观测讯号来源的方位，并由车长或炮手决定是否启动LSDW展开对抗。炮手与车长席都设有LSDW的操控介面，按下按钮后，系统便在1秒内自动将LSDW对准目标。使用时，LSDW先向目标发射低能量激光，根据激光回波来标定位置，确实锁定后便发射高能致盲激光来干扰、破坏敌方光电感测器，甚至能伤害对方观测仪器操作人员的眼睛，而炮手与车长都可以操控LSDW。LSDW能对敌方激光测距仪、星光夜视镜、电视摄影机、光学瞄准仪、红外线热像仪等一切可见光/近红外线光学电子仪器实施干扰，使之饱和失效，甚至造成永久性破坏。LSDW水平旋转范围涵盖360度，俯仰范围介于-12~+90度，水平追踪角速率为45度/秒，俯仰速率40度/秒，激光输出能量1000兆焦耳，脉冲回复频率为10次/秒，最大使用距离约4000米，系统能连续工作30分钟，激光发射器的寿命为120万次。由于有效仰角甚大，LSDW甚至能用来对付敌方直升机的观瞄系统。
电子系统
99式坦克采用中国较新型的VHF-2000型坦克通信系统，具备抗干扰能力，可靠度高且易于维修，电磁相容性也十分良好，多台同型通信机能同时工作而不互相干扰。99式坦克装有一具激光通信/敌我识别系统，安装于炮塔后部右侧上方，以激光光波作为载波传递讯号，具备收发敌我识别编码、数位指令传输及语音通信等功能，并具有发展为激光搜索系统的潜力；
99式装有一具9602型GPS导航定位系统，其接收天线安装于坦克炮塔尾舱右侧顶部，负责接收并放大导航卫星的高频定位讯号，并转为中频讯号送入位于炮塔战斗室内右侧的中频讯号盒；GPS的显示控制器安装于炮塔座圈内侧右下方，将导航资讯投射于显示器上，并作为输入/输出指令的介面。9602型GPS定位系统系一种二频道C/A码接收机，能对四枚卫星按时分制进行时序观测，以L1载波上调制的C/A码进行续距测量，并由导航处理器即时求出三维的位置解与速度，且直接将经纬数值转换成中国军用网路的三维座标，进而计算出坦克位置、行进方向与速度。
武装设计
99式安装有一挺炮长操纵的7.62毫米并列机枪和1挺车长操纵的12.7毫米85式高射机枪。 [13] 我国前后发展了120毫米和125毫米反坦克弹药，前者采用整装式结构，后者采用了分装式结构。125毫米坦克炮早在1985年就研发成功，经不断改进，定型后的125毫米坦克炮的膛压已高于120毫米坦克炮。最终安装在99式坦克上的是ZPT-98式50倍径125毫米高膛压光膛坦克炮。炮声身采用高强度 pcrni3nov，炮口动能比俄罗斯2a46m-1型125毫米坦克炮提高近45%，比“豹”2a5和m1a1/a2坦克上的rh－120型120毫米坦克炮高近30%。由于对身管实施了液力自紧技术，从而满足了高膛压火炮对身管强度的要求。为提高身管的耐烧蚀磨损寿命，火炮采用全膛镀铬工艺，使其寿命达到700发穿甲弹的水平，接近世界先进水准。为增强热防护效率，身管上安装了双层铝板气隙式热护套，防护效率为70%。
与俄罗斯2a46m-1型125毫米光膛坦克炮一样，Ztp-98型坦克炮的炮闩也为横楔式，由冲杆弹簧式半自动控制，其上装有机械和电气式双功能击发系统。火炮反后坐装置为下置式，由带液量调节的筒式后坐节制杆式驻退机以及带针形杆复进节制器的三筒液气式复进机组成。火炮的药室长880毫米，正常后坐距离为280毫米～320毫米，最大后坐距离为330毫米。火炮身管质量为2.02吨，炮闩质量为72公斤，回转部分质量为2.6吨。火炮身管的抗弯强度为4320牛顿/米，厚度公差为0.6毫米，工艺加工弯曲度为0.7密耳，自由误差为0.18密耳。射击精度比俄式2a46m-1提高了25%。
ZPT-98型坦克炮配备的弹种包括采用半可燃药筒的（使用新型太根发射药）钨/铀合金尾翼稳定脱壳穿甲弹、尾翼稳定破甲弹和尾翼稳定多功能杀伤爆破榴弹，弹药基数为41发，其中2发置于自动装弹机的旋转输弹机内，19发放置在战斗室的各弹药箱内。在发射第三代钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹时（初速为1780米/秒），可在2000米距离击穿850毫米厚的均质装甲，而最新型特种合金穿甲弹（贫铀穿甲弹）在该距离上的穿甲厚度可达到960毫米，其弹芯长径比为30：1。为强化反坦克作战能力，98式坦克还配备了多功能榴弹，为增加装药的高爆型，威力较大，足以使坦克丧失战斗力。
在之后的99改进型换装QJG-02 14.5mm车长用防空机枪，换装更可靠、操作更简易、性能更优良的数字化化自动装弹机。观测方面，99改进型的炮手瞄准仪换装中国新研发成功的凝视焦平面红外线热影像仪，其感测单元直接接收整个视场的热辐射讯号并形成凝视图像，不需要光学扫瞄动作。中国为99改进行推出更新的弹药，新APFSDS的炮口初速略增至1720m/s以上，而新的HEAT高爆穿甲弹威力也比早期型增加不少。
