Для поддержания боевых характеристик Т-80 на уровне, позволяющем эффективно противостоять новейшим танкам стран Запада, в начале 1980-х гг. в СССР широким фронтом проводились работы по его модернизации. В 1985 г. усовершенствованный танк был принят на вооружение Советской армии под обозначением Т-80У.
Для повышения защищенности танка от современных противотанковых средств в конструкции сварного корпуса, литой башни и танка в целом реализован ряд новейших разработок советских ученых и конструкторов. В частности, лобовые детали корпуса и передняя часть башни выполнены в виде комбинированных броневых преград. При этом дополнительная защита обеспечивается элементами встроенной динамической защиты, которые прикрывают более 50% поверхности передней части, бортов и крыши танка. Борта корпуса закрыты резино-тканевыми противокумулятивными экранами со стальными накладками в передней части. Мощность броневой защиты Т-80У против кумулятивных снарядов оценивается в 900 мм гомогенной броневой стали, а против подкалиберных — 1100 мм. Поэтому считается, что в пределах курсового угла примерно +35° танк Т-80У защищен от практически всех типов наиболее массовых кумулятивных противотанковых средств и в значительной степени — от бронебойных подкалиберных снарядов.
Защищенность танка повышена и за счет таких конструкционных мер, как малошумность работающего газотурбинного двигателя и вывод его раскаленных выхлопных газов назад, наличие дополнительного электроагрегата ГТА-18А, применяемого в определенных случаях вместо основного двигателя, термодымовой аппаратуры и дымовых гранатометов 902Б «Туча», оборудования для самоокапывания и навешиваемого минного трала.
Живучесть Т-80У на поле боя обеспечивается благодаря использованию нового быстродействующего автоматического противопожарного оборудования «Иней», электромеханического привода поворота башни вместо электрогидравлического и размещению большей части боекомплекта ниже погона башни (хотя открытое хранение боекомплекта, обусловленное применением автомата заряжания, было и остается «ахиллесовой пятой» всех танков, созданных по схеме Т-64).
Танк Т-80У вооружен гладкоствольной пушкой — пусковой установкой 2А46М-1 калибра 125 мм. Пушка снабжена двухплоскостным стабилизатором 2Э42, теплозащитным кожухом, имеет устройство встроенного контроля выверки прицела наводчика и быстроразъемное соединение трубы ствола с казенником, позволяющее производить ее замену в полевых условиях без демонтажа орудия.
Стрельба из пушки ведется выстрелами раздельно-гильзового заряжания с бронебойными подкалиберными, кумулятивными и осколочно-фугасными снарядами. Из пушки также можно запускать управляемые ракеты 9М119 комплекса управляемого вооружения 9К119 «Рефлекс». Ракета имеет кумулятивную боевую часть, помехозащищенную лазерную систему наведения и может быть использована как для борьбы с наземными бронированными целями, так и для поражения низколетящих вертолетов. При стрельбе с ходу и с места по цели типа «танк» на дальностях стрельбы от 100 до 4000 м вероятность попадания составляет 0,8, на дальностях 4000—5000 м этот показатель снижается до 0,7.
В моторно-трансмиссионном отделении танка расположен взаимосвязанный комплекс, состоящий из многотопливного газотурбинного двигателя ГТД-1250 (до 1990 г. на Т-80У размещался двигатель ГТД-1000ТФ мощностью 1100 л.с.) и различных систем и агрегатов, обеспечивающих работу силовой установки в различных условиях. Двигатель имеет мощность 1250 л.с, выполнен в виде моноблока и при наличии грузоподъемных устройств может быть заменен силами экипажа в полевых условиях в течение 3 ч.
При движении по шоссе танк развивает максимальную скорость 65—70 км/ч. На пересеченной местности он способен преодолевать подъем до 32°, вертикальную стенку высотой 1,0 м и ров шириной 2,85 м. Брод глубиной до 1,8 м танк форсирует без предварительной подготовки, а с помощью комплекта оборудование подводного вождения танков (ОПВТ) он может преодолевать по дну водные преграды глубиной до 5 м без ограничения ширины этих преград.
Вариантом танка Т-80У является принятый на вооружение в начале 1990-х гг. командирский танк Т-80УК, который дополнительно оборудован системой дистанционного подрыва осколочно-фугасных снарядов с электронным дистанционным контактным взрывателем, комплексом оптико-электронного подавления «Штора», коротковолновой радиостанцией, навигационной аппаратурой ТНА-4-3, электрогенератором автономного питания АБ-1-П28 мощностью 1,0 кВт. Танк выпускается Омским заводом транспортного машиностроения.
Дальнейшим развитием Т-80У стали российские танки Т-80УМ и Т-90, а также украинские Т-80УД и Т-84.