T-90主战坦克装备一门与T-80U坦克相同的2A46M-1型125毫米滑膛炮。与早期的2A46型火炮相比，这种新型2A46M-1火炮的射击精度提高了15～20%。此外，还有一种新型2A46M-2型滑膛炮，该炮装有1个可更换的铬制炮膛内管，可以提高炮管的寿命。
T-90坦克火炮最重要改进是，能发射新一代125毫米穿甲弹，包括采用贫铀弹芯的3BM46/48。它在2000米距离上穿甲厚度为875毫米，现役普遍装备的3BM-42M脱壳穿甲弹2000米穿甲厚度为630毫米。所有生产的制式空心装药破甲弹为装有3BK18M弹头的3VBK16弹，该弹采用常规的铜制药型罩，其破甲深度为650毫米。另一种是有三重装药的3BK29M破甲弹，该弹头采用少量首层装药，用以击破反应装甲。3BK29弹头能在击毁任何反应装甲之后再击穿厚度710毫米以上的主装甲。在部队广泛使用的最新型的杀伤榴弹为3VOF36弹，装有3OF26弹头。但是在穿甲弹上，T-90坦克并没有大量装备俄军最新式的3BM48/50型穿甲弹，主要弹种仍然是老型号3BM42型穿甲弹（其穿深不超过630毫米均制钢装甲），这无疑减弱了T-90坦克的火炮威力。
T-90坦克的炮射导弹使用的弹药为3UBK14，是由9MI19导弹和9Kh949减装药发射药筒组成，外装一隔离栓塞，以便导弹正确地装入坦克炮内。3UBK14弹药如同别的任何125毫米弹药一样，也适用坦克上标准的自动装弹机。该弹发射后，两组尾翼旋即张开，一组用于保持稳定，另一组用于控制飞行方向。9M119导弹的弹体内装有重4.2千克先进的成型装药战斗部，其破甲厚度与弹径之比约为9:1，据称其破甲厚度达960毫米。
T-90坦克炮射导弹采用“映射”控制系统，可引导导弹6000米距离上的命中精度达95%。因为每枚导弹的价格为2万美元，所以每辆坦克平均只配装4枚导弹。最新型的“映射”导弹控制系统，采用改进型9M119M导弹。该导弹装有串联式成型装药，用以对付爆炸反应装甲。导弹可用车内的自动装弹机装填，最大有效射程10000米，最大穿甲厚度约960毫米，也可将敌坦克、车载反坦克制导武器和武装直升机攻击弹药摧毁。
