Эскизная проработка проекта танка, получившего заводское наименование Т-64, завершилась в июле 1947 г., и КБ приступило к подготовке проекта. В сентябре того же года эскизный проект Т-64 завод № 183 представил в Министерство транспортного машиностроения для рассмотрения, по результатам которого 23 сентября вышел приказ министра транспортного машиностроения N“252, утвердивший проект машины с отдельными замечаниями для дальнейшей разработки. В КБ завода детально проработали все узлы новой машины и изготовили две ее модели в масштабе 1:10 с внутренним размещением механизмов. После повторного рассмотрения доработанного эскизного проекта танка Т-64 в начале ноября 1947 г. завод № 183 получил разрешение (специальное решение от 26 ноября того же года) на оформление технического проекта и изготовление макета машины в натуральную величину с детальной проработкой механизма заряжания пушки, приводов управления танком из башни и смотровых приборов механика-водителя.
Специально для танка КБ Турбомоторного завода под руководством В.А. Венедиктова в соответствии с приказом министра транспортного машиностроения № 258 от 23 сентября 1947 г. приступило к созданию четырехтактного оппозитно-горизонтального двигателя В-64 мощностью 552 кВт (750 л.с.). Согласно проекту этот дизель имел небольшие габариты, что позволяло сократить общую высоту корпуса машины. Выпуск рабочих чертежей двигателя в КБ Турбомоторного завода завершили в течение 1947 г., а в 1948 г. приступили к изготовлению опытных образцов.
В качестве основного оружия на машине предполагалось установить опытную 100-мм танковую нарезную пушку Д-46Т с начальной скоростью бронебойного снаряда 1000 м/с, которую специально для этой машины разработало и в июле 1949 г. изготовило ОКБ Свердловского артиллерийского завода № 9 (главный конструктор — Ф.Ф. Петров). Бронебойный снаряд этой пушки массой 17 кг на дальностях 1000 и 2000 м пробивал вертикально расположенную броневую плиту толщиной 192 и 170 мм соответственно.
В течение 1948 г. технический проект танка Т-64 был выполнен на 85 %, полномасштабный макет — на 10 %, изготовление и испытание отдельных узлов — на 10 %. Однако конструкторы завода № 183 встретились со значительными затруднениями в решении задач, связанных с размещением механика-водителя в башне танка и конструированием механизма заряжания пушки. Кроме того, увеличение начальной скорости снаряда за счет повышения давления в канале ствола и длины ствола привело к значительному росту массы артсистемы с 1990 кг (масса качающейся части пушки Д-10Т) до 2750 кг (Д-46Т) и габаритов выстрела — с 1095 мм (длина выстрела Д-10Т) до 1215 мм (Д-46Т) и, соответственно, общей массы танка. В связи с новизной и сложностью вышеперечисленных вопросов, отсутствием достаточного количества квалифицированных специалистов в КБ завода № 183 не смогли найти удачных решений при разработке конструкции машины, и дальнейшие работы по Т-64 в феврале 1949 г. прекратились.
На это решение также оказало влияние и то, что основные усилия КБ и завода № 183 в этот период были сосредоточены на доводке конструкции принятого на вооружение, но технологически недоработанного танка Т-54.
Несмотря на завершение в КБ завода № 183 работ, связанных с возможностью управления движением танка из башни, исследования в данном направлении продолжились на харьковском заводе №75. В КБ этого завода, возглавляемом Ф.А. Мостовым, под руководством временно исполняющего обязанности главного конструктора П.П. Васильева к сентябрю 1949 г. с целью выбора рациональной схемы выполнили четыре варианта эскизного проекта САУ «Объект 416», которая создавалась по ТТТ, выданным на средний танк
Осенью 1951 г. произошли кадровые изменения в руководстве КБ завода № 183 в Нижнем Тагиле. 8 октября 1951 г. приказом № 184-к министра транспортного машиностроения А.А. Морозов по состоянию здоровья был освобожден от обязанностей главного конструктора завода № 183 и назначен главным конструктором харьковского завода № 75. Этим же приказом исполняющим обязанности главного конструктора завода № 183 назначили А.А. Колесникова. Уход А.А. Морозова в разгар работ по доведению конструкции танка Т-54 негативно сказался не только на моральной обстановке в КБ, но и на всем танковом производстве. Завод № 183 являлся головным по Т-54, и решение всех вопросов его совершенствования и внедрения изменений в серийное производство на всех заводах отрасли легло на сотрудников КБ. После отъезда А.А. Морозова начался отток квалифицированных конструкторских кадров из числа бывших харьковчан, пожелавших вернуться в Харьков. Этому обстоятельству также немало способствовал и сам А.А. Морозов, содействуя скорейшему переводу сотрудников в КБ завода № 75.