Тяжелые танки Т-10М из состава Группы Советских войск в Германии на параде в Берлине. 1960-е годы.
Вскоре последовала более серьезная модернизация. В КБ Пермского завода № 172 создали новое 122-мм орудие М-62-Т2 (2А17) с улучшенными баллистическими характеристиками. Начальная скорость бронебойного снаряда составляла 950 м/с. Пушку оборудовали двухплоскостным стабилизатором 2Э12 «Ливень» и прицелом Т2С-29-14. Вместо пулеметов ДШК, как на предыдущих модификациях, были установлены 14,5-мм КПВТ — спаренный с орудием и зенитный. Новый танк — Т-10М — также оснастили полным комплектом ночных приборов: командирским ТКН-1Т, наводчика ТПН-1-29-14 («Луна-2») и механика-водителя ТВН-2Т. Боекомплект состоял из 30 122-мм выстрелов с осколочно-фугасной гранатой и бронебойно-трассирующим снарядом и 744 патронов к пулеметам КПВТ.
В двигатель В-12-6 по сравнению с В-12-5 были внесены изменения в конструкцию картера, коленчатого вала, поршней, цилиндров и т. д. Мощность двигателя составляла 750 л.с. при 2100 об/ мин.
Танк оснащался радиостанцией Р-113 и танковым переговорным устройством Р-120.
Танк Т-10М был запущен в серийное производство в Ленинграде 1958 году, одновременно в Челябинске предусматривался выпуск объекта 743, который отличался, в основном, конструктивными изменениями в приводах управления трансмиссией, бортовых редукторах и топливной системой. Такое положение не соответствовало требованиям стандартизации и унификации вооружения и военной техники, однако танки с этими конструктивными отличиями находились в серийном производстве почти 5 лет и только в 1962 году на обоих заводах был организован выпуск танка Т-10М на основе объекта 272.
В конструкцию Т-10М неоднократно вносились изменения. С 1959 года зенитными пулеметами, например, комплектовался только каждый пятый танк. В 1960-х годах 8-ступенчатую коробку передач заменили на более простую 6-ступенчатую. С 1963 года Т-10М оборудовали системой ОПВТ, что позволяло преодолевать по дну преграды глубиной до 5 м. С 1967 года в боекомплект начали включать выстрелы с бронебойно-подкалиберными и кумулятивными снарядами.
Танки Т-10 первоначально поступали на вооружение тяжелых танкосамоходных полков. С 1947 года один такой полк входил в штат танковой и механизированной дивизии. По мере поступления в войска все большего количества танков Т-10, а затем и Т-10А, Т-10Б и Т-10М началось формирование тяжелых танковых дивизий. Каждая такая дивизия имела два полка тяжелых и один полк средних танков. Первоначально были развернуты две такие дивизии в составе Группы Советских войск в Германии — 13-я гвардейская Бобруйско-Берлинская Краснознаменная ордена Суворова и 25-я гвардейская Краснознаменная. Позже к ним добавились 5-я Корсуньская Краснознаменная и 34-я Днепровская ордена Суворова тяжелые танковые дивизии в Белорусском военном округе и 14-я гвардейская Бахмачская дважды Краснознаменная ордена Суворова тяжелая танковая дивизия в Киевском военном округе.
«Десятки» на экспорт не поставлялись и в боевых действиях не применялись. За исключением маневров, единственная крупная операция, в которой пришлось участвовать танкам Т-10М, операция «Дунай» — ввод войск Варшавского договора в Чехословакию в 1968 году. Это были танки из состава 13-й гвардейской тяжелой танковой дивизии.
Танки Т-10М на площади Республики в г. Пльзень. Чехословакия, август 1968 года.
В 1965 году производство Т-10М прекратили. По западным данным, было выпущено около 8000 танков Т-10 всех модификаций, на самом же деле заводские цеха Челябинского и Ленинградского Кировского заводов с 1954 по 1965 год покинули всего 1529 тяжелых танков этого типа.
В последующие годы, по мере поступления в войска современных боевых машин, танки Т-10, Т-10А, Т-10Б и Т-10М передавались в парки на долговременное хранение, а частично отправлялись на разделку.
Часть танков служила в качестве мишеней на различных полигонах. Формально же они были сняты с вооружения Российской армии в 1993 году, то есть спустя 40 лет после принятия на вооружение.
Танковый взвод на марше по пересеченной местности. 1970 год.