1950年朝鲜战争爆发后，日本成立了军事武装警察预备队，所使用的步枪大多为从美国接收过来的M1伽兰德或其他淘汰装备，1954年日本自卫队成立后也继续使用这些美式装备。在1957年，日本自卫队决定研制和装备新的国产自动步枪，不过由于在军事上对美国的依赖，决定选择当时美国定出的7.62×51mm弹作为新步枪的口径，以便能与驻日美军共用弹药。然而，日本自卫队认为这种弹药的后坐力对于日本士兵来说过于强大了，于是日本的专家据此制定了尺寸规格与北约标准弹完全相同但减少了发射药的专用弹。经过测试，在相同的条件下，当7.62mm NATO弹初速为810m/s时，这种减装药弹的初速为715m/s，这样枪口动能已经减到接近7.62×39了。

新枪的研制工作交由丰和机械有限公司（HOWA）负责，设计团队通过与日本自卫队的密切合作，于1964年 被称为“R6K改のE型”的样枪通过了日本自卫队的试验，并正式定型为64式7.62毫米步枪（64式自動小銃），开始取代旧的M1加兰德步枪。丰和公司独家为日本自卫队供应64式步枪，直至1988年左右停产为止，期后64式步枪被丰和公司的另一种产品89式步枪所取代。

64式步枪主要装备日本自卫队和日本海上保安厅。虽然从1989年开始，一线部队中的64式步枪开始被89式步枪取代，但由于预算有限，64式步枪仍然在一些二线后备部队中保留使用。另外由于法律限制，64式步枪也从来没有出口到其他国家。

64式（上）与替换它的89式

该枪的拉机柄位于机框正上方，从机匣上方伸出，因此左右手均可操作。但因为挡住了瞄准基线，所以采用了折叠式的机械瞄具以抬高瞄准基线。而且这个拉机柄又妨碍了安装瞄准镜，所以64式步枪安装光学瞄准镜就像SVD那样在机匣左侧镜桥支架上安装。

机械瞄具由片状准星和觇孔式照门构成，照门的射程装定可在200～400米范围内调整。前面提到，因为要抬高照门和准星来让开遮挡视线的拉机柄，但为了防止过高的准星和照门在不使用时会钩挂杂物从而损坏，所以设计成折叠式，携行时放倒，射击时再竖起来。但部队装备64式步枪 后，在实际使用时反映其精度时好时坏，非常不稳定，经过调查，发现影响精度的问题主要有折叠照门被头盔碰歪、碰倒，枪口制退器松动等原因导致的。也就是说，有些可能是人为失误，另一些则可能是质量问题。

64式步枪虽然可以加装光学瞄准镜成为狙击步枪，不过配用的瞄准镜只有2.2倍，这还是从美国M1C/D狙击步枪的M84瞄准镜发展而来，由尼康生产，虽然瞄准镜的射程调节可达800米，但实际上这么小倍率的瞄准镜，在500米以外就已经很难看清楚目标了。瞄准镜使用简单的“T”形分划，没有分划照明功能，因此在夜间难以使用。另外瞄准镜座的设计也不好，只有一个固定螺丝，瞄准镜极易移位。再加上日本自卫队的狙击步枪与瞄准镜集中使用，狙击手没有个人专属的步枪、瞄准镜，使得狙击手无法控制瞄准镜保持于归零状态。在89式步枪刚取代64式步枪的时候，有部分安装瞄准镜的64式狙击型还保留在一线部队中使用。但陆上自卫队从2002年开始换装美国的M24 SWS，这些64式狙击型也逐步淘汰出一线部队。SAT特警队成立初期也曾短暂装备过64式的狙击型，但后来也被M24 SWS所取代。

该枪可选择单发或连发射击，保险/快慢机柄位于机匣右侧、扳机护圈上方。击发机构内设计有专门的减速机构，使全自动时的理论射速降到每分钟约450～500发。枪口安装有一个高效枪口制退器，同时也是枪榴弹发射器。

护木上有散热孔，前端下方装有轻型的折叠式两脚架。枪托为实木，有钢制的托底板铰接在枪托上，在利用两脚架进行有依托射击时，可把托底板向上打开形成支肩板，提供更稳定的据枪姿势。

64式步枪配用的减装药弹尺寸规格和北约标准弹完全相同，所用的弹头也是和美军的M80普通弹、M62曳光弹等完全一致，仅仅是减少了约10％的发射药，此举可降低后坐力和减少枪口上跳程度。由于发射减装药弹，且射速低，加上枪口制退器的缘故，使得这种7.62 NATO口径步枪在全自动射击很好操控。64式步枪也可以正常发射全装药的北约标准弹，但会大幅度加快枪的磨损。在发射全装药弹时，必须调节气体调节器旋钮以减小火药气体量和施加于活塞头的压力。

日本生产的减装药7.62 NATO弹

64式步枪的镀铬内膛实际上也是一个特点，如果只采用冷锻枪管，寿命仅4000发。内膛加以镀铬后，枪管寿命增至3万7千发，但机匣寿命仅有2万4千发，就是说多出的1万3千发寿命浪费掉了。

该枪的枪身较短，不足1米，但配用的刺刀比较长，达254mm。这个刺刀长度的确定实际上是个折中方案，因为当时陆上自卫队关于刺刀样式的讨论分了几派：认为刺刀无用的废除刺刀派、支持旧陆军三十年式刺刀的长剑派、支持美制M1卡宾刺刀的短剑派。最后取折中就是现在看到的长度。

64步枪最大的一个结构缺陷在于深入枪托的缓冲管，击锤在机匣内后座时，会深入缓冲管内。但缓冲管壁较薄，且缓冲管与机匣连接不够牢固，就造成容易变形。比较极端的案例是：射手据枪贴腮用力过大，可能导致缓冲管变形，卡住击锤。击锤无法前进，造成扣下扳机后无法击发。射手发现故障，解除据枪姿势检查，缓冲管松开，击锤前进，造成走火。 第一空挺团在空降训练时，发生过64式步枪落地时摔碎的事故，就是由于这一结构上的脆弱性导致的。 电视动画《GATE奇幻自卫队》中，有自卫队员持64式步枪格斗时也把枪砸坏的情节，不知道这是编剧时的巧合？还是编剧真的知道64式有这个缺点故意写进去的。