В 1948 году завод № 183 впервые выполнил план производства танков Т-54, изготовив 285 машин. В том же году к выпуску «пятьдесятчетверок» приступил и завод № 75 в Харькове. Однако в январе следующего года из-за многочисленных жалоб на низкую надежность Т-54, разосланных во все инстанции из Белорусского военного округа, правительственным постановлением сборка танков была приостановлена на обоих заводах. Работавшие на заводах люди получали среднюю зарплату и использовались где придется. Всего в 1949 году выпустили 54 танка Т-54, в том числе 13 опытных образцов, 25 учебных и только 16 серийных. Объем конструкторских доработок характеризуют такие цифры: башенная группа подготовила свыше 400 новых рабочих чертежей, корпусная — более 350, моторная — 300, группа оборудования — свыше 250. Испытания продолжались до ноября, после чего вышло постановление правительства о принятии на вооружение новой модификации — Т-54 обр. 1949 года, или Т-54-2.

На танке Т-54-2 была установлена новая башня с узкой 400-мм амбразурой для пушки, без обратного скоса спереди и с боков, с командирской башенкой, в которой монтировались прибор ТПК-1 и пять призменных смотровых приборов. Турель зенитного пулемета заменили новой, улучшенной конструкции. С учетом статистики, согласно которой 90 % попаданий в танк приходилось на высоте более 1 м от земли, а также с целью сохранения заданной предельной массы для среднего танка, толщину верхнего лобового листа корпуса уменьшили до 100 мм.

Вместо двух пулеметов СГ-43, расположенных по бортам на над-гусеничных полках, установили один курсовой пулемет в отделении управления справа от механика-водителя. Боекомплект 7,62-мм патронов уменьшили до 3500 штук. Для выдерживания заданного направления движения танка в течение короткого времени в условиях ограниченной видимости и отсутствия ориентиров механика-водителя снабдили курсоуказателем — гирополукомпасом ГПК48.

Силовая установка отличалась от предыдущей наличием одного мультициклонного воздухоочистителя с масляной ванной, кассетами и эжекционным отсосом пыли из пылесборника. Вместо трех наружных цилиндрических топливных баков установили два плоских прямоугольных, которые разместили справа в кормовой части на надгусеничной полке. Эти баки включили в систему питания двигателя.

Трансмиссия претерпела незначительные изменения. Была введена блокировка горного тормоза с педалью главного фрикциона и внесены изменения в конструкцию механизма выключения главного фрикциона. Гусеницу расширили до 580 мм, что позволило уменьшить удельное давление с 0,93 до 0,81 кг/см2. Система электрооборудования и средства связи остались без изменений.

В системе ППО вместо автоматического включения ввели полуавтоматическое кнопочное. В эту систему входили три пятилитровых углекислотных баллона, восемь термоизвещателей, четыре распылителя и кнопка включения.

В 1950 году серийное производство Т-54 возобновилось. За этот год только завод № 183 сумел изготовить 423 машины вместо 400 по плану. Выпуск 1951 года составил уже более 800 танков.

Танки Т-54А Чехословацкой народной армии в парадном строю. 1962 год.

Танк Т-54А польского производства. Характерными внешними отличиями этих машин были L-образные топливные баки на надгусеничных полках и ящик ЗИП на борту башни.

В 1951 году была проведена вторая модернизация танка Т-54. Машина получила литую башню полусферической формы без обратных скосов и кормовой ниши, с улучшенным уплотнением погона. Телескопический прицел ТШ-20 заменили новым — ТШ-2-22, с переменным 3,5 и 7-кратным увеличением. Была улучшена защита от попадания пыли цапф артсистемы, погонов башни, турелей, командирской башенки, маски пушки, прицела и пулеметов, выключателей и тумблеров. На нижнем лобовом листе корпуса появились узлы крепления каткового минного трала. Заменили оборудование для постановки дымовых завес — вместо двух шашек МДШ установили две более мощные БДШ-5.

Серийное производство Т-54-3 (или Т-54 обр. 1951 года) началось в 1952-м и продолжалось до конца 1954 года. На его базе выпускался командирский танк Т-54К, оснащенный дополнительной радиостанцией, навигационной аппаратурой и зарядным устройством, из-за чего пришлось несколько уменьшить боекомплект пушки.

Запуском в серийное производство Т-54-3 завершился процесс создания и отработки конструкции «пятьдесятчетверки», продолжавшийся шесть лет. Машина наконец-то приобрела свой законченный, классический вид.

В этот период произошли и серьезные кадровые изменения в руководстве отдела № 520 — КБ завода № 183. В октябре 1951 года А.А. Морозов был назначен главным конструктором КБ-60М завода № 75 в Харькове (ныне ХКБМ им. А.А. Морозова). Временно исполняющим его обязанности назначили А. В. Колесникова, одновременно возглавлявшего сопровождение серийного производства и модернизацию танка Т-54. Такая ситуация продолжалась до начала марта 1953 года, когда главным конструктором завода № 183 в Нижнем Тагиле стал Л.Н. Карцев. Первой крупной модернизацией танка Т-54, проведенной под его руководством, явилась установка стабилизатора вооружения.