На крыше башни на вращающемся основании люка заряжающего была смонтирована зенитно-пулеметная установка с 14,5-мм пулеметом КПВТ.
В силовой установке танка использовался дизель В-54-6 производства ЧТЗ мощностью 426 кВт (580 л.с.) вместо дизеля В-54 мощностью 382 кВт (520 л.с.). В топливной системе двигателя баки были объединены в три группы. Объем забронированного топлива возрос с 532 до 695 л. Запас хода танка по грунтовой дороге увеличился до 340 км.
В трансмиссии устанавливался усиленный главный фрикцион, а в бортовых редукторах применили шестерни с уширенными зубьями.
В ходовой части увеличили динамический ход опорных катков на 22 мм, установили облегченные катки со штампованными дисками и зауженными бандажами (по типу применяемых в танке Т-34-85), новые ведущие колеса со съемными венцами из стали 32Х06Н с закалкой ТВЧ и направляющие колеса с механизмами натяжения гусениц измененной конструкции.
Кроме того, на машине была введена новая раскладка ЗИП.
По результатам испытаний все введенные изменения были рекомендованы для внедрения в серийное производство.
В ходе проведения ОКР по дальнейшей модернизации танка Т-54 заводом №183 в сентябре 1957 г. были изготовлены два очередных опытных танка Т-54М.
Танк Т-54М обр. 1957 г. отличался от серийного танка Т-54 внедрением ряда конструктивных изменений.
Увеличен боекомплект к пушке Д-10Т до 43 выстрелов (вместо 34), из которых 18 выстрелов размещались в двух баках- стеллажах.
Уменьшена толщина броневых листов: крыши над МТО – до 15 мм (вместо 20 мм),
среднего листа днища – до 16 мм (вместо 20 мм), верхнего кормового листа – до 30 мм (вместо 45 мм), нижнего кормового листа – до 20 мм (вместо 30 мм).
На башне танка, над рабочим местом заряжающего установлена ЗПУ с 14,5-мм пулеметом КПВТ.
Вместо дымовых шашек БДШ-5 применена термодымовая аппаратура (ТДА).
Вместо дизеля В-54 установлен дизель А-137Б-6 мощностью 426 кВт (580 л.с.).
Увеличена общая заправочная емкость топливных баков до 965 л (вместо 733 л). Объем забронированного топлива возрос с 532 до 680 л и изменена топливная система.
В трансмиссии танка использованы двухрядные комбинированные бортовые редукторы.
В ходовой части увеличен динамический ход опорных катков до 165 мм вместо 142 мм.
Установлены опорные катки с клееным креплением резиновых бандажей к дискам.
У механика-водителя установлен гирополукомпас ГПК-48.
По результатам испытаний все введенные конструктивные изменения были рекомендованы для внедрения в серийное производство. Часть мероприятий реализовали при организации серийного производства танка Т-54Б.