БА-64Б с пулемётом СГ-43 — принятое в литературе обозначение опытного варианта БА-64Б, оснащённого пулемётом СГ-43. Прототип такого бронеавтомобиля был изготовлен на базе БА-64Б в КБ ГАЗа в марте 1944 года и отличался от серийной машины установкой принятого на вооружение в 1943 году нового пулемёта СГ-43, превосходившего ДТ-29 в повышенной за счёт ленточного питания боевой скорострельности и большей прицельной дальности стрельбы. Испытания выявили ряд проблем с размещением пулемёта в башне и его поведением при стрельбе, что повлекло прекращение дальнейших работ в этом направлении[21].
БА-64Д — опытный вариант БА-64 с установкой крупнокалиберного 12,7-мм пулемёта ДШК. В отличие от штатного ДТ-29, бронепробиваемость ДШК давала бронеавтомобилю возможность бороться с лёгкой бронетехникой, а в сочетании с в разы большим весом секундного залпа — резко повышала его эффективность в обеспечении ПВО. Работы по БА-64Д были начаты уже в сентябре 1942 года, однако уже на начальном этапе выяснилось, что размеры и отдача ДШК, намного большие, чем у штатного пулемёта, а также необходимость установки коллиматорного прицела К-8Т для зенитной стрельбы, требуют создания новой, более жёсткой конструкции башни[22]. Работы по перепроектированию начались 3 октября 1942 года, а опытный образец БА-64Д был закончен 20 марта 1943 года. От серийной машины его отличала, прежде всего, новая башня увеличенного размера, с увеличенной до 12 мм толщиной броневых листов. Башня устанавливалась на шариковой опоре на крыше боевого отделения, которую также пришлось расширить и усилить, и наводилась по горизонтали при помощи винтового механизма. Поскольку стандартную коробку с патронной лентой ДШК в тесной башне разместить не удалось, конструкторам пришлось заменить её барабанным магазином на 30 патронов.
6 апреля была проведена демонстрация бронеавтомобиля, которая выявила ненадёжную работу пулемёта с новым магазином и снижение точности стрельбы из-за раскачивания лёгкого и узкоколейного шасси мощной отдачей пулемёта. Несмотря на начатые работы по устранению недостатков БА-64Е, переведённые на более подходящее шасси БА-64Б, основной из них — ненадёжное магазинное питание пулемёта, устранить было невозможно и в итоге работы в этом направлении были прекращены[23]. Прорабатывалась также возможность установки в башне 25-мм автоматической пушки, но эта разработка не дошла даже до постройки прототипа[24].
БА-64 с противотанковым ружьём — различные варианты установки на БА-64 14,5-мм противотанкового ружья ПТРС-41. Бронепробиваемость ПТРС давала бронеавтомобилю возможность бороться с лёгкой и отчасти — со средней бронетехникой, хотя и за счёт низкой эффективности неавтоматического ружья в других задачах. Разработка установки ПТРС на БА-64 была начата 2 ноября 1942 года, но позже была отложена из-за более высокого приоритета БА-64Д. Работы по установке противотанкового ружья, неоднократно возобновляясь и вновь откладываясь, продолжились в 1943 году, но в конечном итоге были прекращены. Самостоятельная установка ПТРС-41 вместо пулемёта производилась в некоторых частях, но распространения не получила
