1950年朝鲜战争爆发后，日本成立了军事武装警察预备队，所使用的步枪大多为从美国接收过来的M1伽兰德或其他淘汰装备，1954年日本自卫队成立后也继续使用这些美式装备。在1957年，日本自卫队决定研制和装备新的国产自动步枪，不过由于在军事上对美国的依赖，决定选择当时美国定出的7.62×51mm弹作为新步枪的口径，以便能与驻日美军共用弹药。然而，日本自卫队认为这种弹药的后坐力对于日本士兵来说过于强大了，于是日本的专家据此制定了尺寸规格与北约标准弹完全相同但减少了发射药的专用弹。经过测试，在相同的条件下，当7.62mm NATO弹初速为810m/s时，这种减装药弹的初速为715m/s，这样枪口动能已经减到接近7.62×39了。
新枪的研制工作交由丰和机械有限公司（HOWA）负责，设计团队通过与日本自卫队的密切合作，于1964年让称之为R6E的样枪通过了日本自卫队的试验，并正式定型为64式7.62毫米步枪（64式自動小銃），开始取代旧的M1加兰德步枪。丰和公司独家为日本自卫队供应64式步枪，直至1988年左右停产为止，期后64式步枪被丰和公司的另一种产品89式步枪所取代。
64式步枪主要装备日本自卫队和日本海上保安厅。虽然从1989年开始，一线部队中的64式步枪开始被89式步枪取代，但由于预算有限，64式步枪仍然在一些二线后备部队中保留使用。另外由于法律限制，64式步枪也从来没有出口到其他国家。
64式（上）与替换它的89式
