總體布置
90式坦克樣車為傳統的炮塔式坦克，車體和炮塔均用軋制鋼闆焊接而成。駕駛艙在車體左前方；車體中部是戰鬥艙，其上是炮塔；車體後部為動力傳動艙。炮塔内有2名乘員，車長位于火炮右側，炮長位于左側。駕駛艙上裝有若幹個潛望鏡，其中也可裝入紅外夜視儀。
武器系統
主要武器
該坦克樣車裝有1門聯邦德國萊茵金屬公司(Rheinmetall GmbH)的120mm滑膛炮，日本現已決定特許生産這種火炮。該火炮的炮管長是口徑的44倍，裝有熱護套、抽氣裝置和炮口校正裝置，還裝有反後坐裝置。該炮射速為10～11發/min。日本曾計劃在新坦克上安裝本國制造的120mm滑膛炮，該炮是用74式坦克上裝備的L1A3式105mm線膛炮炮管擴孔制成的。樣炮完成後，命中精度和侵徹力低，加之考慮到新坦克的主炮應與美國的M1A1坦克火炮通用，最後決定采用聯邦德國萊茵金屬公司的120mm滑膛炮并安裝在第二次整車試制的樣車上。
該炮配有自動裝彈機，選擇了稱為帶狀彈艙的方式，它通過鍊帶轉動來帶動放置在炮塔尾艙内的帶式連接的炮彈來選擇彈種，使炮尾和推彈機方向一緻，裝入炮彈。
炮彈
該炮發射聯邦德國的尾翼穩定脫殼穿甲彈和多用途破甲彈，日本已決定特許生産這兩種炮彈。這兩種彈都是整裝式彈藥，均為半可燃藥筒，尾翼穩定脫殼穿甲彈的初速大于1650m/s，直射距離1800m，破甲彈的初速大于1200m/s。日本大錦工業公司制造的尾翼穩定脫殼穿甲彈和小松制作所(Komatsu Manufacturing Company)制造的多用途破甲彈均因彈丸的破壞能力不足而未被采用。該坦克的彈藥基數約40發，炮尾彈倉約存放25發，車體前部右側約存放15發。
火控系統
該坦克裝有性能先進的火控系統，由觀察瞄準裝置、測距儀、彈道計算機、直接瞄準裝置和指揮儀式瞄準裝置構成。長有1個裝在炮塔右側上部指揮塔前方的獨立穩定式360°回轉的潛望式瞄準鏡，為雙目式L型，放大倍率10×，内裝摻钕钇鋁石榴石激光測距儀(測距範圍可達5000m)；配有從炮長瞄準鏡得到的目标數據監測裝置，必要時可超越射擊。炮長潛望式瞄準鏡裝在炮塔上部左側，為高低向獨立穩定的單目周視潛望鏡，放大倍率10×，内有熱成像夜視裝置和摻钕钇鋁石榴石激光測距儀；還有1個輔助直接瞄準鏡，為單目式L型，放大倍率12×，内裝夜視顯示裝置。該坦克的瞄準系統分為直接瞄準和指揮儀式瞄準兩種方式。直接瞄準是按照常規的瞄準方法來捕捉目标，而指揮儀式瞄準系統可實現行進間射擊。
由于安裝了超越控制裝置，即使在炮長發現目标并進行瞄準以後，車長若再發現其他目标構成更大威脅時，還可使炮長的目标自動改成車長發現的目标，亦即應用該裝置可在對一目标射擊的同時還可瞄準其他目标。在車長瞄準鏡内還附帶穩定型導向器，車長載上頭盔後，接通鏡的開關，車長瞄準鏡便可和炮管聯動，即炮管和車長的臉部總保持方向一緻。該坦克的火控計算機裝在炮塔的尾部，該計算機可根據橫風傳感器測得的數據及目标距離、彈種、視差修正量、耳軸傾斜、藥溫、炮膛磨損、大氣壓力、目标未來位置及其修正量的數據來計算火炮的瞄準角和提前角，使瞄準鏡十字線自動裝定。
該坦克采用被動式紅外熱成像裝置，可把敵坦克放射的紅外線通過高靈敏度紅外電視将畫面顯示在熒光屏上可同時進行目标瞄準，也可自動跟蹤。
輔助武器
74式7.62mm并列機槍安裝在主炮左下方。M2HB式12.7mm高射機槍安裝在炮塔右側頂部車長指揮塔和炮長艙口之間，不能從車内進行操縱。
推進系統
發動機
該坦克采用三菱10ZG型2沖程10缸水冷直接噴射式廢氣渦輪增壓中冷柴油機，最大功率1103kW(1500馬力)。坦克單位功率21.2kW/t，公路最大速度70km/h。
傳動裝置
該坦克采用帶液力變矩器的自動變速、靜液轉向式傳動裝置和電液操縱裝置。
行動裝置
該坦克采用液氣和扭杆混合式懸挂裝置，每側有6個雙輪緣負重輪，第一、二、五、六負重輪采用液氣懸挂，第三、四負重輪采用扭杆懸挂。兩側的液氣懸挂部件不是橫向交叉連接，不能作傾斜而隻能作前後俯仰調整，可使車底距地高從标準姿态降低到200mm，或提高到600mm。扭杆懸挂裝有旋轉式減振器。誘導輪在前，主動輪在後，兩側各有3個托帶輪。采用雙銷單塊式履帶，一種裝有橡膠襯墊，另一種是金屬爪齒型，兩種履帶均有端部連接器。
防護系統
該坦克的車體和炮塔前部采用複合裝甲，其他部位有的采用間隙裝甲。複合裝甲是冷軋含钛高強度鋼的兩層結構，中間使用了包有芳綸纖維的蜂窩狀陶瓷夾層，并在内側罩有輕金屬，為日本獨特的複合裝甲結構。
該坦克沒有對付頂部攻擊的特殊裝甲防護。兩側裙闆各由7塊均質鋼闆組成，厚約10mm，可産生與夾層裝甲相同的效果。裙闆可以單獨向上折疊起來，便于行動部分的維修。車内隔艙化布置，裝有自動滅火裝置。炮塔内部由防火隔闆分成幾個艙，其布置與美國的M1坦克和其他現代主戰坦克相似。彈藥倉裝有閘門，炮塔後面的頂部裝有洩壓闆。采用了三防裝置，即使在全密閉的情況下也可戰鬥幾個小時。
還裝有激光探測裝置，可在敵激光測距儀照射的瞬間得知敵照射的方向。在炮塔後部兩側各裝有3具一組的73式煙幕彈發射器，可自動或半自動啟動。在炮塔後部豎有通信天線。但是，該坦克的車體前上裝甲闆和炮塔前下裝甲闆之間有一明顯的間隙，高度達200mm以上，形成了一個相當大的卡彈區。
