59式坦克车首装有与前上装甲垂直的防浪板，当坦克涉水行驶时可防止水浪溅至驾驶员潜望镜。驾驶员右边的车体前部空间为弹药架、电瓶及燃料箱。驾驶员后面的车体底甲板上开有向车内开启的安全门。炮塔为铸造结构，其外形为半蛋壳形，前装甲厚约220毫米，具有良好的防弹能力。顶装甲是用2块D形钢板对焊在一起再焊到炮塔顶部的，炮塔位于车体中部。车长在炮塔内左侧，炮长在车长前下方，装填手在炮塔内右侧。车长有1个可以360度回转的指挥塔，其上有1个向前开启的单扇舱盖，TPK-1瞄准镜安装在车长指挥塔顶的前部，指挥塔上有4个潜望镜。装填手有1个向后开启的单扇舱盖和1个MK-4型潜望镜。
但59式坦克的外观与T-54A还是有所区别的，如59式坦克取消了T-54A的红外夜视装置，这是由于当时中国受自身工业技术水平所限而不得已采取的决定。59式坦克的主炮为1门100毫米线膛坦克炮，在身管前端装有抽烟装置。该炮可发射钨芯穿甲弹、破甲弹和榴弹，弹药基数34发。作战时，该炮发射穿甲弹的直射距离为1070米(钨芯穿甲弹初速为1435米/秒，最大射程14800米)，发射破甲弹的直射距离为1000米，火炮俯仰角为-5-＋18度，最大射速为每分钟7发。火炮装有液压式单向(高低向)稳定器，借助瞄准镜分划测距，炮长通过瞄准镜和火炮控制系统的操纵台完成对目标的瞄准和射击。辅助武器为1挺12.7毫米高平两用机枪，备弹500发；1挺7.62毫米并列机枪和1挺由驾驶员操纵的7.62毫米航向机枪，备弹3000发。
59式坦克的发动机为12缸V型69度夹角4冲程强制水冷直喷式12150L柴油机，额定功率520马力，额定转速2000转/分。该发动机有空气起动和电起动两种起动方式，并备有冬季起动的加温系统。传动装置和操纵装置为机械式，采用直齿轮式传动箱、摩擦式离合器和固定轴式变速箱，变速箱两侧各有一个二级行星式转向机、带式制动器和单对直齿轮式侧减速器。
59式坦克的履带为单销式金属履带；行动部分采用扭杆式独立悬挂装置，在车体每侧各有5个双轮缘大直径负重轮、1个诱导轮和1个主动轮；在第1、5负重轮处装有叶片式液力减振器等。
59式坦克的通信设备为A-220型或A-220A型调频电台，前者的频率范围为20-22.375兆赫，后者为20-27.175兆赫，最大通信距离16公里。59式坦克还配有半自动灭火系统和手提式灭火瓶，在坦克的尾部还有两具烟幕筒，但一般只在临战状态才安装。
中国59-I型中型坦克样车。其主要仍然沿用59坦克的100毫米炮。
59式坦克主要战技术性能指标：全重36吨，乘员4人，车全长9米(炮向前)，车宽3.27米，车高2.4米(至炮塔顶)，车底距地高0.42米，最大公路速度50公里/小时，平均公路速度30-33公里/小时，最大公路行程440公里，最大爬坡度为30度，最大侧倾坡度为30度，越壕宽2.7米，越垂直墙高0.8米，涉水深1.4米，潜水深5.5米，主用武器为1门100毫米线膛炮。1960-1961年，装甲兵科学技术研究所对已生产出的59式坦克性能进行全面考核，先后在北方寒冷地区和南方炎热地区试车，累计行驶9000多公里，主要考核其产品质量检验、战术技术性能、使用寿命、适应性及可靠性。设计人员对59式坦克进行部件、零件的设计及计算，以掌握原设计意图，积累数据。同时，为全面测试坦克性能，筹建了中国第一批坦克试验台架。通过试验和部队实际使用情况表明，59式中型坦克战技术性能良好，机件工作可靠，适应性强，维修保养简便，完全符合性能要求。
