Сварной корпус танка ПТ-76 собирался из катаных броневых листов и имел очень простую, рациональную форму. Максимальная толщина брони
составляла 11–17 мм. Чтобы танк на плаву не зарывался носом в воду, на верхнем лобовом листе смонтирован откидной волноотражательный щиток с приводом из отделения управления. В задней части корпуса находятся выходные отверстия водометов, закрытые крышками.
Танк имел классическую компоновку: впереди находилось отделение управления, в центре — боевое отделение и в корме — моторно-трансмиссионное отделение и водометный движитель. В отделении управления находятся рабочее место механика-водителя с рычагами и педалями управления, панель приборов, курсоуказатель (гирополукомпас ГПК-48). Для наблюдения и вождения машины водитель имеет три призменных перископических прибора ТИП и перископическии прибор ПЕР- 17А, который устанавливается при движении машины на плаву с поднятым волноотражательным щитом. На ПТ-76Б для вождения в ночных условиях предусмотрена установка прибора ТВН-2Б с дальностью действия 60 м. Для попадания в танк механик-водитель имеет люк на верхней носовой части корпуса. Крышка люка сдвигается вправо. Для аварийного покидания машины экипажем предусмотрен люк запасного выхода. Он находится в днище за сиденьем механика-водителя.
Башня ПТ-76 имеет форму усеченного конуса и сварена из катаной листовой брони. Крыша башни приварная. В передней части башни выполнены амбразура для установки пушки и отверстия для спаренного пулемета и прицела. В крыше есть люк для экипажа, со стороны командира имеющий три перископа. На бортах башни приварены крюки для установки и снятия ее с корпуса и поручни. В задней части башни находится люк вентилятора. Башня имеет вращающийся полик, на котором расположены места членов экипажа и часть боекомплекта.
Вооружение состоит из 76,2-мм пушки Д-56Т с многощелевым реактивным тормозом и спаренного с ней 7,62-мм пулемета СГМТ. В 1957 г. орудие Д-56Т было заменено на Д-56ТМ (2А16) с двухкамерным активным дульным тормозом. Оба типа дульного тормоза оказались настолько эффективными, что позволяли вести огонь на плаву. На модификации ПТ-76Б установили пушку Д-56ТС, стабилизированную в двух плоскостях. Максимальная прицельная дальность стрельбы этой пушки 4000 м, наибольшая дальность стрельбы 12100 м. Несмотря на свой возраст, Д-56Т и сейчас остается довольно мощным и точным орудием, в особенности на близких дистанциях. Американские эксперты оценивают вероятность поражения неподвижной боевой машины с первого выстрела, произведенного из стоящего ПТ-76, на 500 м — 83–86 %, а на 1 000 м — 61–68 % (в зависимости от типа боеприпаса). ПТ-76 может «завалить» даже танк типа М60А1 с вероятностью 33 %, а САУ типа М109 или БТР МПЗ — с вероятностью 50 %. Эти цифры получены путем экспериментальных исследований захваченных машин на полигонах армии США.
На ПТ-76Б пулеметы СГМТ уступили место ПКТ, впоследствии пулеметы заменялись и на более ранних машинах. Для самообороны экипажа в укладке имеется автомат АК-47 (на машинах поздних выпусков АКМ) и 15 гранат Ф-1. В башне также расположены прицельные приспособления и приборы наблюдения, радиостанция и часть боекомплекта. В боевом отделении находятся места заряжающего (справа от пушки) и командира, являющегося также наводчиком (слева от пушки). Командир танка имеет прибор наблюдения ТПКУ-1 с пятикратным увеличением (на ПТ-76Б ТПКУ-2) и два призменных перископа ТНП. Заряжающий располагает призменным перископическим прибором МК-4. В башне устанавливалась коротковолновая радиостанция 10-РТ-26Э, которая с 1957 г. заменялась на Р-113. В дополнение к Р-113 на командирских машинах была также смонтирована КВ-радиостанция Р-112. Для внутренней связи использовалось танковое переговорное устройство на три абонента.
В кормовой части корпуса продольно установлен четырехтактный шестицилиндровый быстроходный дизель В-6, который через двухдисковый главный фрикцион соединялся с пятискоростной коробкой передач, заимствованной от танка Т-34. Еще в 1940 г. на базе двигателя В-2 был создан 6-цилиндровый дизель В-4 мощностью 300 л.с. для легкого танка Т-50. Этот двигатель и стал предшественником и прототипом В-6. В-6, по сути, представляет собой половину двигателя типа В-54, за что в армии он часто называется просто «полутанковый». Он развивает мощность 240 л.с. при 1800 об/мин.