Бронеавтомобиль был принят на вооружение в мае 1942 года и предназначался для решения задач командирской разведки, управления боем и связи, сопровождением автоколонн. БА-64 был первым советским бронеавтомобилем со всеми ведущими колесами, что позволяло ему преодолевать подъемы свыше 30 градусов, броды глубиной до 0,9 м и косогоры с уклоном до 18 градусов. Бронеавтомобиль имел противопульное бронирование со значительными углами наклона броневых листов. На нем устанавливались пулестойкие шины, заполненные губчатой резиной ГК. Водитель располагался впереди по центру машины, а за ним находилось боевое отделение, над которым монтировалась открытого типа башня с пулеметом ДТ. Установка пулемета позволяла вести огонь по наземным и воздушным целям. Для управления бронеавтомобилем водитель мог использовать сменный блок пуленепробиваемых стекол, два таких же блока монтировались на боковых стенках башни. Большая часть машин оснащалась радиостанциями 12РП. В конце 1942 года была проведена модернизация бронеавтомобиля, в ходе которой его колея была расширена до 1446 мм, а в переднюю подвеску добавлены два амортизатора. В ходе производства были разработаны его варианты со снегоходным и железнодорожным движителями, вариант с крупнокалиберным пулеметом, десантный и штабной варианты. Всего с апреля 1942 года по апрель 1945 года было изготовлено 8174 бронеавтомобиля БА-64.