总体布局
构型
T-90主战坦克的总体布局基本沿用了T-72主战坦克的构型，坦克乘员3人，驾驶室位于坦克前部、驾驶员位于驾驶室中央。T-90坦克没有类似西方坦克的底部双层装甲，所以依靠改进底盘设计提高防地雷能力，并且没有像西方坦克那样将驾驶员座椅焊接在底部装甲上，而是固定在车辆顶部装甲，这样降低了车辆震动时对驾驶员的影响。车长和炮长分别位于坦克炮塔内的右侧和左侧。坦克中部为乘员战斗室，动力舱位于坦克后部，秉承了苏式坦克固有的成熟设计理念。
T-90坦克车体前上装甲倾斜明显，装有附加装甲。炮塔位于车体中部，动力舱后置。通常在车尾装有自救木和附加油箱。发动机排气口位于车体左侧最后一个负重轮上方。
炮塔
T-90坦克初期型号采用铸造球型炮塔，炮塔后部两侧安装有烟雾弹发射器。125毫米炮两侧各有一个光电干扰箱式传感器。坦克车体两侧各有6个负重轮，主动轮后置，诱导轮前置。行动装置上部遮有侧裙板，裙板靠车前端部分装有附加的大块方形装甲板。为减轻车体重量，其侧裙板采用的是双层橡胶材质，两片橡胶中间夹了一层布，在橡胶侧裙板外部加挂3块带爆炸反应装甲的钢质护板。
指挥塔
T-90坦克上使用一种基于T-80坦克的改进型指挥塔。该指挥塔与标准的T-72A坦克的指挥塔有两个明显的差别。首先，前者使用的是NSVT Utes12.7毫米遥控机枪和PZU-7瞄准镜、lEtS29稳定火控系统，而后者使用的是一挺普通的人工瞄准机枪。其次，T-90坦克的新型指挥塔装有经重大改进的观察系统，该系统包括有TKN-4S（Agat-S）昼夜合一瞄准镜。
防护系统
装甲配备
T-90主战坦克的改进型T-90A的焊接型炮塔采用了新型蜂窝式碎片装甲。在支架上分布着很多类似蜂窝状的金属套，里面是一个个“凹”型的碗状金属体，并由耐火橡胶封闭。这样，当有射流/弹芯侵入时，密封在金属壁中的碗状金属会被冲压变形，进而反弹，将侵入物摧毁。在车体装甲上，T-90坦克采用五层复合装甲，最外面两层为钢装甲，中间两层为非金属材料，车体里面一层为钢装甲。
T-90坦克底盘为装甲钢焊接箱形结构，前上装甲呈68度倾角、楔形外形，侧装甲板与底甲板垂直焊接，车尾部装甲采用反向倾角设计；体顶部装甲为轧制装甲板，车体底部装甲虽然形状复杂，但生产工艺仍然为冲压成型。车体正面上装甲板、炮塔等车辆全身遍布多层复合装甲结构，但与其它T-72坦克直接将复合装甲挂在车上不同，T-90坦克正面爆炸反应装甲覆盖面积：航向角度0度时，大于55%；航向角±20度时（车体），大于45%；航向角±35度时（炮塔），大于45%。
T-90初期型号炮塔采用T-72BM坦克的铸造炮塔，其基体是类似于英国“乔巴姆”装甲的复合装甲。炮塔装甲由一个交替镶有多层铝板和塑料板的主装甲壳体和一个可控制变形的部件组成。在主装甲外面，还加装了“接触”-5爆炸反应装甲。T-90后期型号但随着车内设备不断增加以及披挂复合装甲的需要，从T-90A和T-90S型坦克开始，炮塔改为焊接制造，这样使车内容积增加0.1立方米，驾驶员观察镜附近的装甲厚度也有所减薄，使驾驶员能够更方便地使用观察镜。
T-90坦克外部装甲的防护能力，经过测试与同等重量的整块式装甲板相比，防护有效性提高了40%，再加上炮塔内的装甲腔室作为最后一层防护，大大提高了乘员在正面交战中的安全性，这样的布置也凸显了T-90坦克的设计理念仍然是“地面快速突击”而非“街区堡垒”。
电子干扰
T-90主战坦克防护系统的改进主要是加装了“窗帘”-1光电干扰系统， 用于防御反坦克导弹的攻击。
“窗帘”-1光电干扰系统全重350千克，主要由四部分组成：光电致盲器、激光报警探测器、抗激光烟幕弹发射器和系统控制装置。
1、坦克炮管的两侧装有2具OTSHU-1-7红外探照灯，作为光电干扰发射器（致盲器），同时也作为红外探照灯使用。当坦克受到激光测距的反坦克导弹和制导炮弹攻击时，该系统的激光报警探测器受到激光的照射后会向乘员发出报警，同时系统通过产生一对酷似导弹后部的跟踪应答信标的两个假图像，对来袭的导弹和炮弹的瞄准系统实施干扰，使反坦克导弹的跟踪器“受骗上当”去追踪虚假目标，起到隐真示假的作用。
2、激光报警探测器是安装在炮塔上的4具传感器能够确定激光器照射的方向，该系统可以自动方式工作，发射带有气溶胶的烟幕弹；也可以半自动方式工作，由车长决定是否发射烟幕弹，最终使敌方的激光测距仪或激光指示器失效。
3、抗激光烟幕弹发射器，是与“窗帘”-1系统配套在坦克炮塔上安装的12具902B“乌云”81毫米烟幕弹发射器，用于发射3D17气溶胶烟幕弹。该系统能够在3秒内布设一道距离坦克50～80米、高15米、宽10米的烟幕墙，烟幕持续时间为20～30秒，可以有效干扰敌方反坦克武器的激光制导系统。
4、系统控制装置是一个由控制面板、微处理机和手动控制烟幕施放面板组成的控制系统。由传感器探测到的数据送至控制系统处理，然后激活烟幕施放系统。
“窗帘”-1光电干扰系统通过以上一系列操作来防御带红外自导引头的反坦克导弹的攻击，可连续工作8小时，能有效地对付诸如美国“陶”式、“龙”式、“小牛”等导弹和激光制导炮弹，使西方国家绝大多数反坦克导弹的命中概率降低75～85%。
主动防护
T-90坦克的后期型号上，安装了由俄罗斯科洛姆纳机器制造设计局研制的“竞技场”主动防护系统。该系统采用多功能雷达“瞬间”扫描扇形空域来搜索和跟踪来袭目标，然后引导辅助武器摧毁来袭目标。车长通过控制台启动“竞技场”主动防护系统后，系统自动为车辆提供24小时、全天候的220～270度扇形防护。由于设备被固定在炮塔上，所以理论上几辆装有“竞技场”主动防护系统的T-90坦克可以编队形成360度防护。
T-90坦克上还安装有集体式大规模杀伤性武器防护系统。此外，车上还装有凝固汽油弹防护系统。坦克上配备有带有火灾光学传感器的3ETS13“霜”灭火抑爆系统，该系统由4个装有“哈隆”114V2和“哈隆”13V1灭火剂的灭火瓶、10个光学传感器和5个热传感器组成，对火灾的反应速度为150毫秒。
武器系统
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。
动力系统
T-90主战坦克首批生产型安装的是V-84MSV型12缸、四冲程水冷、燃油直喷、离心式机械增压多种燃料柴油机。发动机可使用柴油、汽油（功率稍有下降）和煤油驱动。发动机转速为2000转/分时，最大功率为617.4千瓦。更换发动机的时间为6小时。
T-90实验型坦克安装V-84KD柴油机，转速为2000转/分时，最大功率提高到735千瓦。
T-90后期型、T-90A、T-90S坦克则安装了V-9252V型12缸、四冲程、涡轮增压多种燃料柴油机。该发动机是V-84型柴油机的改进型，主要区别是采用涡轮增压和更好的结构设计。V-9252V发动机转速为2000转/分时，最大功率为735千瓦（V-92柴油机为698.25千瓦）。
T-90M坦克和其它改进型采用V-99柴油机，转速为2000转/分时，最大功率为882千瓦。
T-90坦克行动部分和传动装置，是采用独立扭杆式悬挂装置。车体两侧各有6个负重轮，第1、2、6负重轮位置装有液力减振器，带橡胶轮缘的铝合金负重轮直径750毫米。T-90坦克负重轮比T-72B坦克上安装的要宽10毫米。履带为串联啮合橡胶金属铰链履带。
T-90坦克的动力传动装置为行星机械式，有2个侧变速箱、7个前进挡和1个倒挡。
火控电子
火控系统
T-90主战坦克上安装的1A45T“额尔齐斯”自动化火控系统，是在T-80U坦克安装的1A45火控系统与T-72B坦克自动装弹机协同的基础上研制的。该系统能够保证炮长在昼夜间使用坦克炮和并列机枪发射常规弹药，也可借助制导武器系统发射导弹，并能保证对低空飞行的武装直升机实施攻击。该坦克借助新型火控系统，能够保证车长在昼夜间、行进间和停止间为炮长寻找、发现、识别和指示目标。保证车长在“双工”工况时使用坦克炮和并列机枪对地面目标进行射击，以及使用高射机枪对地面和空中目标进行射击。
该坦克的1A45T自动化火控系统，主要由1A42自动化综合系统（包含1A43炮长系统、2E42-4“茉莉花”武器稳定器、PT-800变流机、1G46激光测距瞄准镜、1V528-1数字式弹道计算机、全套射击条件传感器和1V216转换装置）、TO1-KO1炮长夜视瞄准系统（或TO1-P02T坦克热成像系统）、PNK-4S车长瞄准观察系统和后视摄像系统等组成。
通信装备
T-90坦克安装有R-163-SOU超短波无线电台和R-163-UP超短波无线电接收机，保证其可靠的指挥控制能力。坦克在中等起伏地形行驶时，无线电台用2米杆状天线并接通噪声抑制器，与相同型号电台通信时的通信距离不小于20千米。预置频道10个，无需附加调谐，频道之间能自动转换。带调频的超短波无线电接收机的收信距离不小于20千米，采用电话方式接收信息。
