В соответствии с постановлением Совета Министров СССР №960-402 от 29 апреля 1946 г. и приказа Министерства транспортного машиностроения №121 от4 мая 1946 г. завод №183 в течение марта-июля того же года изготовил два опытных танка Т-54 третьего образца (получили обозначение №3 и №4), предназначавшихся для межведомственных испытаний. В период с 21 июля по 1 августа 1946 г. эти две машины прошли 1000-км межведомственные испытания на трассе завода №183 (по маршруту Нижний Тагил – Невьянск – Реж и обратно), которые подтвердили их значительные преимущества перед всеми существовавшими в то время средними танками. Однако испытания не были засчитаны из-за выявленных дефектов узлов ходовой части и агрегатов трансмиссии, а также превышения боевой массы танков над заданной в ТТТ. По рекомендации комиссии, проводившей испытания, завод №183 продолжил совершенствование конструкции танка.
После доработки узлов и агрегатов и отработки чертежей к 16 сентября завод №183 собрал еще один опытный Т-54 третьего образца (№5 по счету), который отличался от двух предыдущих машин (№3 и №4) только конструкцией трансмиссии и ходовой части. В сентябре-октябре 1946 г. этот танк прошел заводские испытания пробегом в объеме 2000 км. 28 октября 1946 г. после проведения испытаний он был поставлен на разборку для осмотра и оценки технического состояния.
Схема общей компоновки танка Т-54 обр. 1946 г. – классическая, такая же, как у опытного Т-54 обр. 1945 г., изготовленного в конце Великой Отечественной войны. Частные схемы компоновки отделений танка также не претерпели значительных изменений. В состав экипажа машины входили четыре человека: командир танка, наводчик, механик-водитель и заряжающий.
В носовой части корпуса слева располагалось отделение управления, в котором размещалось рабочее место механика-водителя, а также рычаги и педали приводов управления механизмами силовой установки и трансмиссии танка, контрольно-измерительные приборы, четыре аккумуляторные батареи, приводы управления курсовыми пулеметами и часть ЗИП. Справа от механика-водителя за продольной перегородкой устанавливались топливные баки и основная боеукладка для артиллерийских выстрелов. Над рабочим местом механика-водителя в крыше корпуса имелся входной люк, закрывавшийся поворотной броневой крышкой. За сиденьем механика-водителя в днище танка находился люк запасного выхода. Для наблюдения за полем боя и вождения машины в шахтах у верхней кромки верхнего лобового листа перед механиком-водителем устанавливались два перископических смотровых прибора. Третий перископический смотровой прибор располагался в левом борту отделения управления.
В боевом отделении, занимавшем среднюю часть корпуса танка и внутренний объем башни, размещались: основное оружие, прицельные приспособления и смотровые приборы, часть боекомплекта, радиостанция, три аппарата ТПУ, два огнетушителя и часть ЗИП. Слева от пушки находились рабочие места наводчика и командира танка, справа от нее – заряжающего (размещался на подвесном сиденье, снимавшемся в боевой обстановке). Посадка и выход экипажа из боевого отделения производились через два люка в крыше башни. Для облегчения открывания крышек входных люков башни использовались торсионы.