日本64式步枪64式在各方面都优于M14步枪。据说64式自动步枪在测试范围内的精度优于美国M14，但部队实际使用反映其精度有好有坏，非常不稳定，而且由于结构复杂，故障率比较高，可靠性值得怀疑。首先，64式自动步枪采用手枪式握把和直枪托。与使用弯曲木枪托的M14相比，它在连发时的后坐力更小，命中精度极佳。该枪采用左右三孔的特制消焰器，单发射击精度极佳。由于理论射速低，每分钟只有500发，连发命中的概率也很高。
其次，64式步枪使用与M14步枪相同的7.62mm口径，重约4.4kg，比M14的4.05kg略重，但长度只有99cm（M14是112cm），非常适合日系体型。不过刺刀的长度是254毫米，比美国目前装备的M16步枪刺刀长了75毫米。
此外，64 式使用减少装药的 7.62 毫米北约弹药（将火药量减少到 90%）。标准的7.62mm NATO弹药筒旨在保持弹头的动力，消除弹头和推进剂之间2-3mm的间隙。这种做法使 7.62mm NATO 弹药筒成为不稳定弹药筒。日方通过减少火药用量，消除了子弹本身的缺陷对枪身性能的影响。
64式步枪的特点是：采用枪机偏转式锁定方式；结合折叠脚架，提高击球精度；枪机设置在枪机框上方，使射击时的后坐力直线作用，减少横向振动。.
64式步枪是一种采用导气操作原理的自动步枪，导气装置和枪机系统可能受到比利时FN FAL或前苏联托卡列夫SVT-40步枪的启发。枪管上方有一个短行程气体活塞，带有一个 3 位气体调节器。锁定方式为螺栓偏转式。与 FAL/SVT 一样，螺栓的锁定轴承表面可以在它接触到机匣的锁定轴承表面时被锁定。拉手位于机架右侧，从机匣顶部突出，左右手均可操作。
该枪可以单发或连发，安全/速度手柄位于接收器右侧，扳机护罩上方。发射机构中设计了特殊的减速机构，将全自动时的理论射速降低到每分钟约450~500发。枪口装有一个高效的枪口制退器，它也是一个榴弹发射器。
护手上有散热孔，前端下方安装了一个轻便的折叠脚架。枪托由实木制成，钢制底座铰接在枪托上。使用双脚架进行背射时，底座可以打开形成肩板，提供更稳定的持枪位置。
机械瞄具由片状准星和柄式照门组成。照门的射程可在200-400米范围内调整。准星和准星都可以折叠，携带武器时可以放下以避免钩住杂物，射击时可以竖起。
64式步枪所用减装药弹药的尺寸和规格与北约标准弹药完全相同。减少后坐力并减少枪口跳跃。减装量弹药的低射速，再加上枪口制退器，使得这款 7.62 NATO 口径步枪在全自动射击中非常容易操作。64式步枪也可以正常发射满装的北约标准弹，但会大大加快枪的磨损。完全充电时，必须调整气体调节器旋钮以减少粉末气体量和施加到活塞头的压力。
该枪身短，不到1米日本陆上自卫队狙击枪，但其配备的刺刀却比较长，达到了254mm，这大概是日本人强调肉搏战的结果。
64式步枪可以加装光学瞄准镜成为狙击步枪，但匹配瞄准镜只有2.2倍，还是从美国M1C/D狙击步枪的M84瞄准镜发展而来，生产的尼康表示，虽然瞄准镜的范围可以调节到800米，但实际上，在这么小的放大倍率范围内，500米以外很难看清目标。瞄准镜使用简单的“T”形标线日本陆上自卫队狙击枪，没有标线照明，因此难以在夜间使用。此外，瞄准镜架的设计也不好。只有一个固定螺钉，范围可以很容易地移动。再加上日本自卫队狙击步枪和瞄准镜的集中使用，狙击手没有自己的私人步枪和瞄准镜，使狙击手无法控制范围保持在零状态。在89式步枪刚刚取代64式步枪的时候，一些带瞄准镜的64式狙击型号还在前线部队中使用。不过，陆上自卫队在2002年开始更换美军M24 SWS，而这批64式狙击手也逐渐被前线部队淘汰。SAT SWAT小队在成立初期也曾短暂装备过64式狙击型，但后来被M24 SWS取代。而这些64式狙击型也逐渐被前线部队淘汰。SAT SWAT小队在成立初期也曾短暂装备过64式狙击型，但后来被M24 SWS取代。而这些64式狙击型也逐渐被前线部队淘汰。SAT SWAT小队在成立初期也曾短暂装备过64式狙击型，但后来被M24 SWS取代。
