與2A46M5滑膛炮搭配的自動裝彈機也經過改進，炮彈長度限制放寬至740毫米左右，允許裝填彈身更長的新一代穿甲彈。目前俄羅斯最新式穿甲彈的研製仍處於保密階段，有消息稱已有代號為“鉛彈-1”與“鉛彈-2”的兩款穿甲彈可用於T-90SM。

　　T-90SM還保留了特有的炮射反坦克導彈能力，新型9M119M1炮射導彈在維持射程（約5千米）的情況下，可垂直貫穿950毫米厚的裝甲板。與火炮相比，T-90SM在火控方面改進更大。

　　T-90SM配備“卡利納”火控系統，以全數字化彈道計算機為核心，與炮長用“松樹-U”熱成像儀、車長用“鷹眼”全向瞄準儀、主炮雙軸陀螺穩定裝置、炮塔頂部橫風傳感器與車速、耳軸傾斜角、彈藥溫度等周邊傳感器相結合，是一款高度自動化的火控系統。

　　俄方強調其性能完全不遜於西方同類系統。烏拉爾機車廠還為T-90SM坦克安裝了7.62毫米口徑的遙控機槍，可由車長在車內遙控射擊，該機槍與車長瞄準儀完全集成，無需加裝獨立瞄準機構。

　　在防禦方面，T-90SM並未大規模變更T-90原有的複合裝甲結構，而是通過加大反應裝甲覆蓋範圍和換裝新一代反應裝甲來強化防禦能力。T-90SM的反應裝甲完整覆蓋炮塔正面與車頭上半部、車體兩側的側裙及炮塔頂部的前半部。

　　在T- 90SM裝備第三代反應裝甲。這種新型反應裝甲平均可降低尾翼穩定脫殼穿甲彈約50%的穿甲威力，使坦克面對尾翼穩定脫殼穿甲彈攻擊時的防禦能力提高 1.5倍，即使面對串列式成型裝藥彈頭也具有強大的防禦效果，而且不會被30毫米口徑以下的炮彈或高溫大火所引爆。

　　T-90SM坦克的車體周邊防護設計也汲取近年來盛行的城鎮戰鬥概念，設置了覆蓋面積更大的側裙，外附反應裝甲，反應裝甲未覆蓋的地方也以柵欄式裝甲補強。

　　以往俄制坦克不採用彈藥隔艙設計，裝甲一旦被擊穿，車內乘員往往“與車同亡”。T-90SM不僅採用彈藥隔艙化設計，而且車體與炮塔裝甲還增設了由凱夫拉縴維製作的內襯，可減少反坦克彈藥爆炸所產生的金屬射流的傷害。