Podczas służby wozy T-62 zostały dwukrotnie zmodernizowane. Poza modernizacjami radzieckimi pojawiły się także propozycje opracowane na zachodzie Europy. Austriacka firma NORICUM proponowała zastąpienie armaty 2A20 armatą L7 kalibru 105 mm (wóz w tej wersji był testowany w Egipcie), a francuski koncern GIAT proponował zastąpienie armaty 2A20 armatą z czołgu AMX-40, jednak żaden kraj nie zdecydował się na taką modernizację. Jedynie Egipt wymienił lufy armat 2A20 na nowe wyprodukowane przez British Royal Ordance. Własną modernizację czołgów T-62 przeprowadził także Izrael.
Wersje T-62 (Obiekt 166; 1961 r.) – model bazowy; od 1969 r. montowany wkm plot.; od 1975 r. montowany dalmierz laserowy KTD-1 T-62A (Obiekt 165; 1961 r.) – model bazowy, 100 mm armata gwintowana 2A24 (również jako D-54TS lub U-8TS); przyjęty na uzbrojenie wraz z T-62, nie produkowany T-62K (Obiekt 166K; 1964 r.) – wóz dowodzenia, dodatkowa radiostacja R-112, zmniejszony zapas amunicji (36 do armaty, 1750 sztuk do sprzężonego km-u); wozy z dodatkowym systemem nawigacyjnym TNA-2 oznaczane jako Obiekt 166KN T-62D (Obiekt 166D; 1983 r.) – wóz z zamontowanym systemem obrony aktywnej Drozd T-62D-1 (Obiekt 166D-1; 1983 r.) – wariant T-62D z 690-konnym silnikiem W-46-5M T-62M (Obiekt 166M;