90式主战坦克的车体和炮塔前部采用复合装甲，其他部位有的采用间隙装甲。复合装甲是冷轧含钛高强度钢的两层结构，中间使用了包有芳纶纤维的蜂窝状陶瓷夹层，并在内侧罩有轻金属，为日本独特的复合装甲结构。该坦克没有对付顶部攻击的特殊装甲防护。
两侧裙板各由7块均质钢板组成，厚约10毫米，可产生与夹层装甲相同的效果。裙板可以单独向上折叠起来，便于行动部分的维修。车内隔舱化布置，装有自动灭火装置。炮塔内部由防火隔板分成几个舱，其布置与美国的M1坦克和其他现代主战坦克相似。
弹药仓装有闸门，炮塔后面的顶部装有泄压板。采用了三防装置，即使在全密闭的情况下也可战斗几个小时。还装有激光探测装置，可在敌激光测距仪照射的瞬间得知敌照射的方向。在炮塔后部两侧各装有3具一组的73式烟幕弹发射器，可自动或半自动启动。在炮塔后部竖有通信天线。
但是，该坦克的车体前上装甲板和炮塔前下装甲板之间有一明显的间隙，高度达200毫米以上，形成了一个相当大的卡弹区。
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