Основным вооружением БА-64 являлся 7,62-мм пулемёт ДТ-29. Начальная скорость его пули составляла 840 м/с, а темп стрельбы — 600 выстрелов в минуту, при боевой скорострельности до 100 выстрелов в минуту. Масса пулемёта без магазина составляла 8,35 кг[33]. Пулемёт устанавливался в лобовой части башни на турельной установке, позволявшей его вертикальную наводку в пределах от −36 до +54°. По наземным целям пулемёт вёл огонь через вертикальную амбразуру, горизонтальное наведение при этом, за исключением узкого сектора, обеспечиваемого амбразурой, осуществлялось поворотом башни. Для стрельбы по воздушным целям турельная установка могла при помощи маховика подниматься за верхний обрез башни, что позволяло её свободное вращение. Также пулемёт мог сниматься для использования вне машины, для чего он снабжался съёмными сошками[34].
Для наведения пулемёта при стрельбе по наземным целям использовался стандартный диоптрический прицел, позволявший прицельную стрельбу на дальность до 1000 м. При стрельбе по воздушным целям применялся кольцевой прицел, максимальная досягаемость пулемёта по высоте составляла 500 м. Боекомплект пулемёта составлял 1260 патронов в 20 дисковых магазинах по 63 патрона, на оборудованных радиостанцией машинах он сокращался до 17 магазинов или 1071 патрона. Помимо пулемёта, для ближней обороны БА-64 комплектовался 6 осколочными гранатами Ф-1[34], а также личным оружием экипажа, таким как пистолеты-пулемёты[35].
