中國64式手槍：口徑7.62×17mm
六十年代，當軍工部門意識到52式手槍存在的不足後，就開始了新一代手槍的研製工作。建國十餘年，新中國兵工部門從仿製國外武器開始，逐步培養了自己的設計師和設計隊伍，也開始有了獨立設計武器的能力。在研製過程中，也出現過不少問題，64式手槍在研製過程中首先遇到的難題就是彈藥問題，採用何種彈藥，口徑大一點還是小一點？口徑大一點的彈藥停止作用無疑要好一些，但是對於一支主要供公安民警、軍隊中高級軍官和保衛部門所使用的武器而言，體積小、重量輕，便於隱蔽攜帶才是最關鍵的。如果採用大一點的口徑，那麼武器的體積和重量就超出了計劃指標。最終，設計師們為64式手槍設計了一種專用的彈藥，7.62×17mm手槍彈，也稱為1964年式7.62mm手槍彈。該彈的威力基本上與7.65×17mm SR手槍彈相當，只是初速略高，兩彈但並不通用。原因是：7.65mm手槍彈採用半凸緣式底緣彈殼，彈殼底緣直徑是9.06mm，彈殼長17.3mm，而64式手槍彈則是採用無凸緣式底緣彈殼。
7.65毫米DWM彈與64式手槍彈對比
在研製過程中還發生了一個小小的爭議：一種意見認為直接照搬52式手槍的基本結構，這樣能大大縮短研製時間和經費，畢竟該結構是已經成熟完善的。另外一種聲音則認為應該對其結構進行大的修改，畢竟52式手槍的某些設計已經過時，也不符合人機工程，例如保險機構設計就很不合理。最終後一種意見占了上風，決定獨立研製新型手槍。那為何軍工部門要研製一種體積、威力上相差不大但卻不能通用的彈藥呢？8年抗戰給無數中國人民留下了無法忘卻的記憶，國土大半淪陷，給老一輩造成的心理陰影乃是生活在和平年代的我們不能想像的。如果採用通用的彈藥，一旦發生像當年一樣的戰爭，有可能就出現敵人用繳獲的武器裝上通用的子彈殺傷我們同胞悲劇。
但隨後而來的文化大革命嚴重的衝擊了社會的各行各業，兵工行業也不能倖免，已經定型的64式手槍只能束之高閣。一直到文革結束後，兵工行業逐步恢復了生機，64式手槍才開始大規模生產，此時已是80年代了。經過數年的努力，1964年，我國自主設計開發的新一代自衛手槍終於橫空出世，並被命名為1964年式7.62mm手槍（簡稱64式手槍）。該槍為自由槍機式自動方式，慣性閉鎖，可單、雙動發射。保險機構非常完善，除手動保險外，還有跌落保險、擊針保險和不到位保險等，最大限度的滿足了安全可靠的設計要求。
同時還具備了彈膛有彈指示和空倉掛機解脫等機構，是小型自衛手槍中較為先進的。基於我國先前生產過仿製PPK的52式和仿製馬卡洛夫的59式手槍，在64式手槍上也有諸多結構沿襲了這兩種手槍上較為先進和成熟的部分。照門、保險、擊針、彈匣、擊錘聯動缺口與59式手槍有異曲同工之妙。而套筒座、扳機、空倉掛機則沿用了52式手槍的結構。52式和59式手槍上較為複雜或脆弱的地方都儘量擯棄了，改為自行設計，如阻鐵就是自行設計的。該槍全長152.8mm，空槍重量為560克，彈匣容量7發。根據我國的相關殺傷動能標準，殺傷人體所需動能為80焦耳，而殺傷馬匹的動能則為180焦耳，所以該槍的槍口動能設定為220焦耳，其威力能滿足日常自衛的需要。