T-54型在最初的量产过程中进行了1490项改进，因而其生产相对缓慢。当时，蘇军确信T-54型可以说优於绝大部分二战时期的坦克（其100mm炮的威力优於二战德国虎式坦克的88mmKwkL56炮，但不如虎王坦克的88mmKwKL71炮，大体相当於豹式的75mmKwkL70炮。不过其重量只有豹式的4/5，虎式的2/3和虎王的一半多），并且也强於同时代其他国家的主要坦克。T-54具有在当时堪称革命性的设计，其悬挂系统性能优秀可靠，使得T-54可以毫不费力地穿山越岭。最初的量产型T-54-1是由第二种原型车发展而来的，它拥有比强大的虎式坦克更厚的车体装甲（侧面80mm，顶部30mm，底部20mm）。但由于生产过程中凸显的诸多问题，T-54-1型很快被T-54-2型取代。T-54-2型装有源於IS-3重型坦克的半球状炮塔。这种炮塔与後来常见的T-54坦克的炮塔相似，不过在後部有一处明显突起。此外，先前装备过的裙板机枪被移除，悬挂也经过了改进，履频宽度增加到580mm。T-54-2型於1949年开始生产。1951年又出现了再度经过改进的T-54-3型，换装新型炮塔，安装TSh-2-22型炮长观瞄装置，还安装了发烟器。在此基础上还有一种指挥型T-54K，装有2部R-113电台。

在50年代初，OKB-520设计局的人事出现了很大变动，先是莫洛佐夫让位於科烈斯尼科，而後者又於1953年3月被卡采夫所取代。新设计师上任伊始就决定给T-54换装带有STP-1型垂直稳定器的D-10T型坦克炮。改型坦克炮按照原有的D-10TG指标改进了设计以便装入T-54的炮塔。新坦克上还安装了驾驶员夜视仪。这一型号被命名为T-54A。最初T-54A的火炮前端安装的是炮口配重，而後换成了标志性的抽烟器。此外，T-54A型还装有潜渡用的通气装置、TSh-2A-22观瞄镜、TVN-1型红外潜望镜和红外大灯、新型R-113电台、用於改进动力的多级空气滤清器和散热器控制装置、电子油泵、附加油箱和自动灭火器。T-54A型於1954年入役并於次年进入生产。在此基础上还有一种少量生产的T-54AK指挥坦克，装两部R112电台、导航装置、AB-1-P/30型充电装置，主炮备弹较一般型号少5发。1954年10月，有一辆T-54A型被用於测试D54T和D54TS型100mm滑膛坦克炮，以及「Raduga」和「Molniya」型稳定装置（後装备於T-62坦克上）。这两种火炮并不符合要求，因而後来的T-55型上仍然使用D-10系列火炮。它还被装上了一台未量产过的V-54-6型发动机，功率433kW。1955年，在T-54A的基础上又衍生出了T-54B。其上装备100mmD-10T2S坦克炮，配备STP-2型稳定器。T-54B型於1957年开始量产。在其生产的最後四个月中出产的坦克都装有L-2型红外探照灯、TPN-1-22-11型炮长红外装置、OU-3 IR型车长红外探照灯。而且新开发的APFSDS系列弹药使得T54坦克有能力挑战北约装备的最新装甲车辆。T-54B型相对应的坦克指挥车是T-54BK型，与T-54AK型使用相同的附加装置。