Основные агрегаты трансмиссии переделке не подвергались. Были внесены изменения только в конструкцию фрикциона вентилятора.
В связи с установкой агрегатов стабилизатора изменились монтажная и принципиальная схемы электрооборудования. Танк оснастили радиостанцией Р-113 и ТПУ Р-120.
Т-54А был принят на вооружение в 1954 году. В четвертом квартале предусматривалось изготовить установочную партию из 50 машин. Однако из-за несоответствия стабилизаторов техническим требованиям удалось изготовить только 25 единиц. Отлаженное серийное производство началось лишь через полгода и осуществлялось с 1955 по 1956 год. В ограниченных количествах на базе Т-54А изготавливался командирский танк Т-54АК. На нем дополнительно размещались радиостанция Р-112, навигационное оборудование ТНА-2 и зарядное устройство АБ-1-П/30. В результате размещения дополнительного оборудования несколько уменьшился боекомплект пушки.
Наряду с установкой системы вертикальной стабилизации вооружения, позволявшей в 10 раз повысить вероятность поражения цели — с 3% до 30%, отрабатывался еще один путь усиления вооружения танка Т-54 — установка более мощной танковой пушки.
Проектирование новой 100-мм нарезной танковой пушки Д-54 было начато в конце 1952 года в ОКБ-9 под руководством Ф.Ф.Петрова. Пушка предназначалась для установки в танке Т-54 взамен Д-1 ОТ. Согласно техзаданию она должна была иметь начальную скорость бронебойного снаряда 1015 м/с при массе 16,1 кг. В 1953 году был изготовлен баллистический ствол для отработки боеприпасов. В июне следующего года разработали техпроект пушки Д-54 со стабилизатором. Ее опытный образец был сдан заказчику в марте. Пушка оснащалась одноплоскостным стабилизатором «Радуга», созданным в ЦНИИ-173.
Первый образец Д-54 к октябрю того же года смонтировали в танке «объект 139» (Т-54М) на заводе № 183. По сравнению с Т-54А новый танк имел более мощный дизель В-54-6 (580 л.с.), облегченные опорные катки со штампованными дисками, а также ряд других изменений в ходовой части. За счет применения баков-стеллажей удалось увеличить до 50 выстрелов боекомплект пушки. Были введены прибор ночного видения механика-водителя и ночной прицел. На башне установили зенитный 14,5-мм пулемет КПВТ. Масса танка составила 36 т.
В том же месяце «объект 139» сдали комиссии и отправили на полигонные испытания, продолжавшиеся и в 1955 году, так как ЦНИИ-173 задержался с поставкой стабилизатора «Радуга». По их результатам этот стабилизатор было решено на вооружение не принимать. Остался опытным образцом и «объект 139», хотя некоторые его агрегаты впоследствии использовали при создании танка Т-55.
Т-54Б