Трансмиссия танка состояла из входного редуктора (гитары), многодискового главного фрикциона сухого трения, пятиступенчатой коробки передач, двух бортовых фрикционов с ленточными тормозами и двух однорядных бортовых редукторов.

Ходовая часть была практически полностью заимствована у Т-44, за исключением опорных катков, ширина резинового массива которых увеличилась со 150 до 185 мм.

Масса танка возросла до 35,5 т, а максимальная скорость снизилась до 43,5 км/ч.

Одновременно с отработкой и испытаниями первого прототипа Т-54 новая башня со 100-мм была установлена на серийный танк Т-44. Летом 1945 года изготовили два опытных образца танка Т-44-100, один с пушкой Д-10ТК, другой — с ЛБ-1.

Первый прототип танка Т-54, вид с правого борта. 1945 год.

Второй прототип танка Т-54.

В июле 1945 года завод № 183 изготовил второй опытный образец танка Т-54, который отличался от предыдущего только установкой пятискоростной коробки передач с синхронизаторами и планетарных механизмов поворота. Этот образец без вооружения был отправлен на ходовые испытания на НИБТПолигон, которые продолжались до ноября 1945 года. За это время танк прошел 1513 км. По результатам испытаний танк был рекомендован к серийному производству, но лишь после устранения ряда недостатков. Доработку документации по недостаткам, выявленным в процессе испытаний, закончили в начале 1946 года. По результатам проведенных предварительных испытаний постановлением Совета министров СССР от 29 апреля 1946 года № 960-402сс танк был принят на вооружение Советской Армии. Началась подготовка к его серийному производству сразу на трех заводах Министерства транспортного машиностроения.

В июле 1946 года в КБ завода № 183 с учетом результатов испытаний первого и второго опытных образцов танка Т-54 был разработан его третий опытный образец, получивший заводское обозначение «объект 137» и отличавшийся новой конструкцией башни, вооружением и ходовой частью. В рамках работы по «объекту 137» были изготовлены два танка, отличавшихся лишь основным вооружением.

Литая башня была выполнена по типу башни тяжелого танка ИС-3. Толщина ее сферической лобовой части достигала 200 мм, бортов — от 160 до 125 мм с переменным углом наклона до 45°. Крыша башни имела толщину 30 мм.

В башне устанавливалась 100-мм танковая пушка ЛБ-1 (на второй машине — Д-10Т), с которой был спарен 7,62-мм пулемет СГ. Два других пулемета СГ — курсовые, устанавливались в бронированных коробках на левой и правой надгусеничных полках. Стрельбу из курсовых пулеметов вел механик-водитель.

Танк Т-54 (объект 137) — опытный образец № 3. Межведомственные испытания, 1946 год.

Внутри короба у пулемета монтировались две специальные коробки с лентами на 250 патронов. Установка пулеметов на боевой взвод осуществлялась механиком-водителем с помощью специального привода, находившегося на левом борту корпуса отделения управления. Очистка короба от стреляных гильз производилась по израсходовании обеих лент. Укладка лент с патронами и заряжание пулеметов производились снаружи машины. Наводка пулеметов в цель осуществлялась механиком-водителем за счет поворота танка.

На крыше башни между люками командира и заряжающего устанавливался 12,7-мм зенитный пулемет ДШК. Для стрельбы из спаренной установки использовался телескопический шарнирный прицел TШ-20. Углы вертикальной наводки составляли от -5° до +17°. Для стрельбы с закрытых огневых позиций на ограждении пушки устанавливался боковой уровень. При стрельбе из зенитного пулемета использовался коллиматорный прицел К8-Т.

В боекомплект танка входили 34 унитарных выстрела к пушке, 3500 патронов к пулеметам СГ, 150 патронов к пулемету ДШК и 12 ручных гранат Ф-1.

Силовая установка танка по сравнению с первыми опытными образцами осталась без изменений. Емкость внутренних топливных баков была увеличена с 530 л до 545 л, дополнительных наружных — со 165 л до 180 л. Запас хода танка по шоссе, несмотря на увеличение его боевой массы до 39,15 т, остался без изменений — 300–360 км.

В ходовой части был применен гусеничный движитель цевочного зацепления.

В течение 1946 года планировалось изготовить 165 серийных Т-54, реально же были построены только три опытных образца (третий — к 16 сентября 1946 года). Государственных испытаний они не выдержали. Межведомственная правительственная комиссия потребовала снизить массу машины, усовершенствовать установку вооружения, ходовую часть и приводы управления. К концу сентября 1946 года в качестве основного вооружения танка была окончательно выбрана 100-мм пушка Д-10Т. В течение года в конструкцию пришлось внести 649 изменений. Изготовленный в итоге четвертый прототип Т-54 в феврале 1947 года проходил заводские испытания, а в марте — министерские. План на 1947 год был утвержден в количестве 250 танков, но были изготовлены только 22 машины. Два головных серийных танка подверглись в апреле-мае 1947 года ходовым испытаниям и испытаниям обстрелом.

Танк Т-54 (опытный образец № 6) на министерских испытаниях. 1947 год.

По первым Государственная комиссия под руководством председателя НТК ГБТУ Вооруженных Сил инженера-полковника А.И. Благонравова сделала следующее заключение:

«1. Два головных образца танка Т-54 первой серии испытания по установленной программе выдержали.

В отличие от объема испытаний, предусмотренного утвержденной программой, для проверки работоспособности торсионов один из образцов танка подвергся ходовым испытаниям на удвоенный километраж, то есть прошел за время испытаний 2184 км, а с начала заводских испытаний — 2486 км, при этом показал высокую эксплуатационную надежность, хорошую маневренность и способность к длительным безостановочным пробегам до 250–300 км с высокими средними скоростями движения, с суточными переходами до 540 км, с малой затратой времени на осмотр и обслуживание.

Пробег на вторую 1000 км был сделан за двое суток и 8 часов с оперативной скоростью 18 км/ч.

За все пробеги танки не имели простоя по техническим причинам и скорость чистого движения совпадает с технической скоростью.

2. Испытывавшиеся образцы соответствуют тактико-технической характеристике, утвержденной Правительством по всем показателям, за исключением места расположения подогревателя системы охлаждения, расположение которого предусматривалось в масляном баке.

3. Проверкой выполнения заводом мероприятий, предусмотренных перечнем, составленным по результатам испытаний двух танков Т-54 в июле 1946 года и утвержденным Министром транспортного машиностроения и командующим БТ и MB ВС 20 декабря 1946 года, установлено, что мероприятия, предусмотренные перечнем выполнены заводом. Однако по некоторым пунктам (увеличение тормозного момента малых тормозов ПМП, установка курсовых пулеметов, антикоррозийное покрытие баков) требуется дополнительная доработка в соответствии с замечаниями, отмеченными в отчете.