エンジンには三菱10ZG32WT水冷2ストロークV型10気筒ターボチャージド・ディーゼルエンジン、変速機には三菱MT1500オートマチックトランスミッション（前進4段 後進2段）が採用されている。これらはパワーパック化され、土浦駐屯地での公開実演では20分以内での交換が実施されている。1972年に技術研究本部で10ZG32WTの原型となる単筒型の実機の試作が行われ、1977年-1978年にかけて10ZG32WTの8気筒型である8ZG（シリンダー内径135mm行径150mm）の試作が行われた。1978年-1979年にかけて所内試験が行われ、最大出力1,196ps/2,600rpm を達成した。これらの研究成果を元に1982年に1,500psを達成した10ZG32WTが完成した。10ZG32WTは1,500ps級ディーゼルエンジンとしては排気量21,500ccと小型で、また、耐久性に関しても15分間における定格最大出力1,500psを達成しており、諸外国のディーゼルエンジンとの比較においても10ZG32WTは過酷な高出力下での高い耐久性を達成している。90式戦車の加速性能0-200mまで20秒という数値であるが、諸外国の第3世代戦車と同一条件で比較した場合、レオパルト2A4が推定23.5秒、M1エイブラムスの試作車XM1が推定29秒であることから、90式の加速性能は諸外国の第3世代戦車と比較して大幅に優れていると言える。
車体の砲塔左下側に操縦士が乗車する。操縦席には位置可変T字型操向ハンドル、電気式アクセルペダルや常用ブレーキ、アシストシリンダー付の駐車ブレーキなどの操縦装置、57個のボタンや計器類がある。。ペリスコープにはワイパーが備わる。車体底部に燃料タンク、後部に冷却ファンとそれを挟む形で潜水用逆流防止弁が付いた排気管がある。その上部に変速操行機オイルクーラーとラジエーターがある。操縦席の右側が予備弾薬庫となっている。また、先々代の61式戦車、先代の74式戦車と、伝統的に踏襲されてきたヘッドライトの位置（左右フェンダー先端の上方）が、本車からは車体正面装甲板の左右両側となった。懸架装置は、前側の第1転輪と第2転輪、後側の第5転輪と第6転輪が油気圧式、中央の第3転輪と第4転輪はトーションバー式というハイブリッド式サスペンションとなっている。車体を前後に傾斜させる機能と、車高を昇降させる機能により、丘などの稜線を利用した射撃において効率的に車体を隠すのに役立つ。74式のように左右に傾斜させることはできない。制動能力は高く、全制動時では時速50キロの速度から2メートル以内で停止可能である。配備当初は不用意に制動を行った際に上半身を車外に出していた車長が胸部を打撲したこともあり「殺人ブレーキ」などと呼ばれていた。ストレートドーザを装着した車両も存在し、待ち伏せなどでの陣地構築の際に用いられる。また、専用の装備を持つ一部の車両は車体前面に92式地雷原処理ローラが装着できる。制式化当初からレオパルト2との形状の類似が指摘されており、防衛庁（当時）の担当官が「このような（レオパルト2のような）のが欲しい」と発言したという逸話がワールドタンクミュージアムの解説書に掲載されていた。実際には、90式戦車の複合装甲はレオパルト2の分割配置複合装甲とは異なり、ルクレールと同様に複合装甲の着脱が容易な内装式モジュール装甲だと考えられている。また、形状以外では、90式では前面投影面積や砲塔容積の削減で、主要国の主力戦車と比較してコンパクトに設計されており、新素材の採用などにより防御力を犠牲にせずとも軽量化が実現されている。
水中弾効果とは、目標の手前に落下した砲弾が、水中である程度の距離を水平に直進し、艦船の水中防御部に命中することである。日本海軍はワシントン海軍軍縮条約により破棄されることになった「ポスト・ジュットランド型」未成戦艦「土佐」を用いた射撃試験、同じく除籍となった戦艦「安芸」を標的とした射撃訓練を行った。「土佐」に対する射撃試験では40cm砲弾が舷側に命中、後部機関室内で炸裂し3,000トンの浸水被害を及ぼし、「安芸」を標的とした射撃訓練では「長門」「陸奥」の2隻による初弾発砲から17分という短時間で「安芸」が沈没した｡水中弾が予期しないほど大きな効果を持つことが判明する｡この結果、日本戦艦は改装時に水中弾防御を備えるとともに、水中弾道特性に優れた徹甲弾を開発する。開発に際しての実験では､水中にエナメル線を張ってオシログラフを使い砲弾の水中在速を求め､網的を使って水中弾道をトレースした｡通常の尖頭弾は水中では非常に大きな水の抵抗を受け､また横転するなど不規則な挙動を起こし､急激に速度を失い海底に沈む｡また浅い落角の場合は跳弾となる｡最適形状の砲弾なら水中を安定して進み､やや浮上気味に200口径（20センチ砲弾なら40m､40センチ砲弾なら80m）まで直進する｡この新型徹甲弾は六号徹甲弾（後の八八式徹甲弾）と呼ばれ、頂部が平面な被帽の上に、鋭利な被帽頭を置き、その上に風帽を被せた構造であり、砲弾が水面に命中した際には、風帽と被帽頭が飛散して、水中を直進した砲弾が敵艦の水線下に命中するという構想で開発された。水中弾効果を最大限に活用するため、六号徹甲弾には調停秒時の長い大遅動信管（0.4秒）が装備されていた。試験の結果、六号徹甲弾は水中弾効果を発揮できると認められ、1930年（昭和5年）に制式採用された。1934年(昭和9年)頃には水中射表が作られ艦隊司令部に配布された｡水中弾の原理は､高速の砲弾が海中を進む際に､平らな弾頭部周辺から気泡が発生し､それが弾体を包み込み､水の抵抗を著しく下げ､弾道を安定させることに有る(スーパーキャビテーション)｡砲弾の落角は14度以上22度以下であることが望ましい｡それ以上の落角となる遠距離では水中弾の命中範囲は著しく小さくなる｡距離2万mの中距離で戦艦の砲戦が起きた場合､九一式徹甲弾を使う方は命中率が1.6倍に向上する｡(注.巡洋艦の主砲の水中弾有効範囲は短いので1.2倍程度と計算される)アメリカ海軍も1935年頃に実験で水中弾効果を確認し、これにより戦艦サウスダコタ級やアイオワ級は日本戦艦同様に水中弾防御を施している。 ノースカロライナ級以前の米戦艦に水中弾防御は無く、また英独仏伊の新型戦艦も水中弾に対する防御を持たなかった。戦後､平頭弾は捕鯨砲の平頭銛に応用され利用された｡また海上保安庁では不審船対策に水中弾効果のある03式平頭弾を採用している｡