В моторно-трансмиссионном отделении танка перпендикулярно продольной оси корпуса устанавливался V-образный двенадцатицилиндровый четырехтактный дизель В2-44 мощностью 520 л.с. Для облегчения пуска двигателя в зимних условиях имелся пародинамический ламповый подогреватель.
В топливную систему входило четыре основных (внутренних) топливных бака общей емкостью 530 л. Кроме внутренних топливных баков, снаружи танка на надгусеничных полках, устанавливались три дополнительных бака емкостью по 55 л каждый. Дополнительные баки, в отличие от Т-44, были включены в топливную систему. Запас хода по шоссе с использованием дополнительных топливных баков — 300–360 км (у Т-44 — 235 км).
Ходовая часть была практически полностью заимствована у Т-44. Сохранилась и архаичная гусеница с гребневым зацеплением.
Масса танка возросла до 35,5 т (против 31,8 т у Т-44), а максимальная скорость снизилась до 43,5 км/ч (у Т-44 — 51–56 км/час), тем не менее, средняя скорость движения осталась на уровне танков Т 44 и Т-34.
Испытания первого опытного образца танка Т 54 были проведены на Научно-испытательном бронетанковом полигоне ГБТУ КА (станция Кубинка Западной железной дороги) в период с 11 марта по 14 апреля 1945 года.
Конечно же, в их ходе обнаружилось множество недостатков. Однако заключение комиссии по проведению испытаний, под руководством Е.А. Кульчицкого, было в целом положительным. В нем особо отмечалось, что танк Т-54 по своим основным боевым качествам (мощность вооружения и бронирование) превосходит всё существующие средние танки. К его основным недостаткам отнесли недостаточную снарядостойкость башни и устарелость конструкции трансмиссии и ходовой части — башня поражалась на больших дистанциях, а трансмиссия и ходовая часть снижали динамические качества танка. Учитывая резкое повышение боевых качеств среднего танка, достигнутое в танке Т-54, комиссия посчитала целесообразным рекомендовать танк Т-54 на вооружение Красной Армии, но с обязательной отработкой и установкой следующих узлов и механизмов:
— башни по типу ИС-3;
— КПП с синхронизаторами и 2-ступенчатого планетарного механизма поворота танка;
— гусениц с цевочным зацеплением;
— вращающегося пола боевого отделения;
— амортизаторов ходовой части
— экранов от гранат типа «Фауст».
С учетом более мелких замечаний общий их список составил 68 пунктов Можно сказать, что предложения и замечания комиссии стали программе! развития танка Т-54 на многие годы вперед.
Представляют интерес и личны впечатления Е.А. Кульчитского (которые он впоследствии описал в свои: воспоминаниях) — «Танк производит впечатление. Его внешние формы учитывали необходимые углы встречи со снарядами противника, что придавало ему соответствующую обтекаемость и красоту. Более совершенной формы корпус, приплюснутая башня с новой пушкой… Эта, на первый взгляд просто красота форм и силуэта говорила специалистам о высоких технических параметрах машины: обтекаемые формы корпуса и башни — о повышенной стойкости броневой защиты и его меньшей поражаемости, длинный ствол пушки — о высокой начальной скорости снаряда большие с внешней обрезинкой катки — о возможностях движения на высоких скоростях».
К июлю 1945 года на заводе № 183 с учетом результатов испытаний первой опытной машины, был разработан и изготовлен второй опытный образец танка Т-54 (получивший заводское обозначение «объект 137»). Он отличался от предшественника конструкцией башни, вооружением и ходовой частью.
Как и рекомендовала комиссия по испытаниям, литую башню выполнили по типу башни тяжелого танка ИС-3
Второй опытный танк Т-54, вооруженный пушкой ЛБ-1 калибра 100 мм с дульным тормозом, хорошо видна измененная форма башни с установленным на ней зенитным пулеметом ДШК.
Толщина брони в ее лобовой части достигала 200 мм, бортов — от 160 до 15 мм. В башне монтировалась 100 м танковая пушка ЛБ-1, с которой был спарен 7,62-мм пулемет СГ. Кроме спаренного с пушкой пулемета, имелось еще два неподвижных (курсовых) пулемета СГ, установленных в бронированных ящиках на надгусеничных роликах. Стрельбу из них вел механик-водитель, а наведение на цель осуществлялось за счет поворота всего танка.
На крыше башни между люками командира и заряжающего устанавливался 12,7-мм зенитный пулемет ШК.
Боекомплект танка состоял из 34 унитарных выстрела к пушке, 3500 патронов к пулеметам СГ, 150 патронов к пулемету ДШК и 12 ручных гранат Ф-1.
Силовая установка осталась такой же, как и на первом опытном образце. Емкость внутренних топливных баков удалось увеличить до 545 л, дополнительных наружных — до 180 л.
В трансмиссии были использованы пятиступенчатая коробка передач и двухступенчатые планетарные механизмы поворота, вместо старых бортовых фрикционов, в результате чего тяговые и динамические характеристики танка улучшились. В ходовой части была применена новая мелкозвенчатая гусеница с цевочным зацеплением развитыми грунтозацепами. Боевая масса танка составила 39,15 т.