Так в 1959 г. появилась на свет новая танковая гладкоствольная пушка У-5ТС (2А20). Она отличалась от Д-54ТС отсутствием дульного тормоза, новой гладкоствольной грубой с увеличенным до 115 мм калибром, ресивером механизма продувки ствола, смещённым ближе к его середине. Остальные элементы и механизмы пушки были полностью заимствованы у предшественницы.
Переход основного вооружения танков на гладкоствольные пушки был обусловлен не только желанием иметь вооружение калибром больше, чем у противника. Дело в том, что гладкоствольные пушки имеют ряд преимуществ перед нарезными, хотя и не лишены недостатков. Основной причиной перехода к гладкоствольным пушкам является ограничение возможностей бронепробиваемости бронебойного подкалиберного снаряда (БПС) нарезных пушек, т. к. они имеют меньшие начальные скорости, а также ограниченную длину снаряда, которая зависит от калибра. Отношение длины такого снаряда к его толщине определяет поперечную нагрузку снаряда, и чем она выше, тем лучше его бронепробиваемость. С этой целью бронебойные подкалиберные снаряды стараются выполнить длиннее, что невозможно сделать на нарезных пушках, т. к. длина снарядов для таких пушек не может превышать определенного соотношения к калибру для достижения стабилизации на полете. Не вращающиеся кумулятивные бронебойные снаряды гладкоствольных пушек также обладают лучшей эффективностью в действии по броне по сравнению с вращающимися. Кроме того, гладкоствольные пушки имеют большую живучесть ствола и меньшую длину отката по сравнению с нарезными, например, предельный откат пушки У5-ТС составляет 430 мм против 610 мм на 100-мм нарезной пушке Д-10Т2С танка Т-55. Таким образом, вопрос повышения огневой мощи нового танка был решен.
Для стрельбы из пушки У-5ТС использовались унитарные выстрелы с бронебойно-подкалиберными. кумулятивными и осколочно-фугасными оперенными снарядами. Такая пушка н была установлена на одном из "объектов 430" в Харькове и на одном из опытных нижнетагильских образцов танка, который получил обозначение "объект 166".
В 1959–1960 гг. были проведены заводские и войсковые испытания опытных машин. Нижнетагильские "объект 166" (с пушкой У-5ТС) и "объект 165" (с пушкой Д-54ТС) в 1962 г. были приняты на вооружение Советской Армии под индексом Т-62 и Т-62А соответственно. В связи с тем, что выпуск 100-мм пушек Д-54ТС в скором времени был прекращен, Т-62А были выпущены в небольшом количестве, а завод № 183 продолжил выпуск только танков Т-62. Основным достоинством этой машины стала высокая степень унификации с серийно выпускавшимися танками Т-54 и Т-55. Это во многом облегчало снабжение запасными частями, обучение экипажей танков и, как следствие, упростило освоение нового танка в войсках.
