Бронирование усилили. Достаточно сказать, что верхняя лобовая деталь имела толщину 120 мм, а передняя часть башни – 200 мм. Усиления броневой защиты достигли, сократив на 2 куб.м по сравнению с Т-34 забронированный объем и на 150 мм снизив высоту корпуса в результате прежде всего уменьшения габаритов высоты двигателя, удаления части боеукладки с пола боевого отделения.
На танке установлен дизель В-54. Силовая передача осталась как и на Т-44, но с планетарным механизмом поворота (ПМП). Подвеска индивидуальная, торсионная. Гусеницы мелкозвенчатые, траки с открытым шарниром.
В 1949 году танк модернизировали: была улучшена форма башни, без заманов спереди и сбоку – с командирской башенкой и более узкой амбразурой для пушки. Уменьшили толщину брони лба корпуса (100 мм). Оставили только один курсовой пулемет в отделении управления. Силовую передачу изменили незначительно. Ширину гусеницы увеличили на 80 мм (до 580 мм), снизив среднее давление на грунт. Боевая масса составила 35,5 т.
В 1951 году Т-54 получил окончательный вид: новая башня теперь была без заманов, боевая масса достигла 36 т, остальные характеристики не изменились.
В этом же году танк получил пушку Д-10ТГ с эжектором вблизи дульного среза и стабилизатор пушки в вертикальной плоскости «Горизонт». Введен автоматизированный электропривод поворота башни с двойным управлением от наводчика и командира. Боевая масса Т-54А незначительно возросла.
В 1952 году появился Т-54Б с двухплоскостным стабилизатором вооружения «Циклон». Башню оборудовали вращающимся поликом. Изменения по сравнению с предыдущими модификациями касались лишь внутренней части машины и были вызваны установкой стабилизатора и связанных с ним агрегатов. Незначительно переделали люльку пушки Д-10Т2С. Танки получили оборудование для преодоления водных преград (ОПВТ) глубиной до 5 м.
Созданный в 1954 году командирский танк Т-54К отличался лишь установкой второй радиостанции, навигационной аппаратуры и зарядного агрегата.
В 1952 году был создан огнеметный танк ОТ-54 (боевая масса 36,5 т). На нем вместо спаренного с пушкой пулемета установлен автоматический огнемет порохового действия АТО-1. Из-за бака для 460 л огнесмеси боекомплект пушки Д-1 ОТ сократился до 19 выстрелов. Танк мог выбросить 20 огневыстрелов по 20 л на 160 м.
Модернизированные Т-54М получили лазерный дальномер, новые ночные и дневные приборы прицеливания и наблюдения, стабилизатор вооружения «Циклон-М», гирополукомпас, двигатель В-55В мощностью 580 л.с., системы противоатомной защиты и противопожарного оборудования, а также термодиффузионную дымовую аппаратуру.
В 1949 году на базе Т-54 изготовили самоходную артиллерийскую установку СУ-122/54. Ее полностью закрытый корпус был сварен из броневых катаных плит. 122-мм пушку впервые в нашем танкостроении снабдили эжектором. Интересной особенностью было использование 14,5-мм пулеметов КПВТ в качестве зенитного и спаренного с пушкой. В экипаже было двое заряжающих. Трансмиссия как на Т-54, с небольшими изменениями. СУ- 122/54 была принята на вооружение в 1954 году и выпускалась с 1955 по 1977 год.
На базе Т-54 создали бронированный тягач БТС-2 (1951 г.), самоходный кран СПК-12Г (1961 г.) и мостоукладчик МТУ (мостоукладчик танковый универсальный).
Для танков Т-54 разработали минный катковый трал ПТ-54, бульдозер БТУ (бульдозер танковый универсальный) и снегоочиститель танковый универсальный (СТУ).
С 1947 по 1958 год выпущено около 17 тыс. Т-54 всех модификаций.
По лицензии производство Т-54А началось в Польше в 1956 году с одновременным прекращением выпуска Т-34-85 и продолжалось до конца 1963 года. Польские конструкторы внесли ряд усовершенствований, в частности, незначительно увеличили боекомплект, башню снабдили вращающимся поликом, а для облегчения работы водителя ввели гидравлический усилитель на ПМП и главный фрикцион, улучшили смазку двигателя и систему его воздушного запуска. Изменили форму и расположение внешних топливных баков (запас хода достиг 830 км) и укладку запасных частей и инвентаря. Польские танки известны как Т-54АМ. Был и командирский вариант T-54AD с дополнительной радиостанцией. Эти танки до сих пор находятся на вооружении Войска Польского. К ним польские конструкторы разработали колейный дисковый трал КМТ-5 и бульдозерный отвал USCz-55.
