64式手枪在研制过程中首先遇到的难题就是弹药问题，采用何种弹药，口径大一点还是小一点?口径大一点的弹药停止作用无疑要好一些，但是对于一支主要供公安民警、军队中高级军官和保卫部门所使用的武器而言，体积小、重量轻，便于隐蔽携带才是最关键的。如果采用大一点的口径，那么武器的体积和重量就超出了计划指标。最终，设计师们为64式手枪设计了一种专用的弹药——7.65×17毫米手枪弹，也称为1964年式7.62毫米手枪弹。该弹的威力基本上与7.65×17毫米SR手枪弹相当，初速略高，两弹并不通用。原因是：7.65毫米手枪弹采用半凸缘式底缘弹壳，弹壳底缘直径是9.06毫米，弹壳长17.3毫米;而64式手枪弹则是采用无凸缘式底缘弹壳，弹壳底缘直径是8.44毫米,弹壳长16.8毫米。曾有好事者将64式手枪弹装入M1900手枪和M1903手枪及西班牙制手枪上(均使用7.65毫米手枪弹)进行试验，发现瞎火率偏高且多次出现卡壳及不抛壳的故障。另一个现实的例子是90年代臭名昭著的匪徒魏振海，此人在被公安民警围捕时，手持7.65毫米朗宁M1910手枪负隅顽抗，顶住一名民警的头部开枪，结果出现了瞎火，被民警当场抓获。事后检查他所使用的M1910手枪，发现里面装填的是64式手枪弹，子弹的底火上只有一个浅浅的小坑。究其原因，64式手枪弹属于无凸缘式弹，在装入原应使用7.65毫米手枪弹的武器时，子弹进入弹膛的深度要大一些，这样就导致了击针打击的力量不足以击发底火。反过来，使用64式手枪弹的武器，如64、77式手枪也不能装填7.65毫米手枪弹。
