Так, например, общую массу машины довели до 36 т путем переработки конструкции его основных механизмов. Усилили диски опорных катков за счет увеличения количества ребер с 10 до 12 с одновременным их утолщением и заменой материала и пересмотрели конструкцию синхронизаторов второй и третьей передач коробки передач. Кроме того, улучшили обзорность с места командира и механика-водителя.
Оружие танка включало 100-мм нарезную пушку Д-1 ОТ с клиновым горизонтальным полуавтоматическим затвором, спаренный с ней 7,62-мм пулемет СГ-43, два курсовых пулемета СГ-43, размещенных в броневых коробках на надгусеничных полках, и 12,7-мм зенитный пулемет ДШК обр. 1938/46 г.
Прицельная дальность стрельбы из пушки составляла 6800 м, максимальная – до 15600 м.
Для стрельбы из пушки использовались унитарные выстрелы с осколочно-фугасным снарядом ОФ-412 (с полным или уменьшенным зарядами) и бронебойно-трассирующим снарядом БР-412. Начальная скорость бронебойно-трассирующего снаряда БР-412 составляла 895 м/с, дальность прямого выстрела при высоте цели 2м- 1000 м, бронепробиваемость на дальности прямого выстрела – 135 мм 110 мм – по броневой плите, расположенной под углом 30' от вертикали). При необходимости мог применяться бронебойно-трассирующй снаряд БР-412Б (тупоголовый с баллистическим наконечником). В этом случае бронепробиваемость на дальности прямого выстрела составляла, соответственно. 150 и 120 мм. Дальность прямого выстрела при стрельбе осколочно-фугасным снарядом с -начальной скоростью 900 м/с составляла 1100 м. Прицельная скорострельность при стрельбе из пушки достигала 10 выстр мин мертвое пространство – 20 м.
По сравнению с предыдущим образцом танка Т-54 выпуска 1946 г. претерпела некоторые изменения конструкция курсовых пулеметов: ящики для их установки имели неполное бронирование и были выполнены съемными вместо приваривавшихся ранее к бортовым листам.
Для снижения боевой массы танка была изменена форма башни и уменьшен ее объем. Башня танка – полусферической формы с вварной гнутой крышей. Характерной особенностью данной конструкции башни являлся обратный скос внизу по всему ее периметру, который образовывал ослабленные зоны броневой защиты и в дальнейшем был устранен. Наличие обратного скоса было обусловлено необходимостью обеспечения открытия крышки люка механика-водителя при любом положении башни. Монтаж пушки производился стволом вперед при поднятой задней части башни.
В МТО танка устанавливался дизель В-54 мощностью 382 кВт (520 л.с.). Удельный расход топлива составлял 218-231 г/кВт ч (160-170 г/л.с.ч).