Наличие поручней на башне танка обеспечивало возможность размещения (в положении сидя) 15 человек десанта с личным оружием.
В период с 20 июня по 10 августа 1946 г. опытные образцы танка Т-54 были подвергнуты 1000-км межведомственным испытаниям на трассе завода №183. Испытания проводила комиссия под председательством начальника Технического управления ГБТУ инженер-полковника А.И. Благонравова. Пробег проходил по маршруту Нижний
Тагил-Невьянск-Реж и обратно. Танк Т-54 с пушкой ЛБ-1 преодолел около 1000 км по сухой грунтовой дороге, щебеночному и булыжному шоссе, второй танк с пушкой Д-10Т – 760 км.
Вследствие значительного усиления броневой защиты башни, перевода гусениц на цевочное зацепление с ведущими колесами и других нововведений полная боевая масса танков превысила заданную в ТТТ (36 т) и составила: для первого танка 39,15 т, для второго – 39,155 т. Соответственно, удельная мощность машин снизилась с 14,4 до 13,3 л.с./т, а среднее давление на грунт возросло до 0,98 кгс/см2 .
Тем не менее комиссия установила серьезные преимущества этого варианта танка Т-54 перед всеми известными существующими средними танками, но не засчитала испытания ввиду выявленных дефектов в ходовой части и трансмиссии, а также превышения боевой массы и невыполнения ряда мероприятий, заданных в 1945 г. К числу существенных дефектов относились страшный, утомляющий экипаж шум трансмиссии, неважная работа синхронизаторов в коробке передач, разрушение массивных резиновых бандажей опорных катков, поломка торсионного вала первого правого опорного катка (на одном из танков), недостаточная стойкость траков, плохая работа всех пулеметов и невозможность кругового обстрела из зенитного пулемета без поворота башни, большие усилия на рычагах управления.
В числе невыполненных мероприятий оказалась установка гидроамортизаторов, вращающего полика в боевом отделении и противокумулятивных экранов.
27 августа 1946 г. был издан приказ Министерства транспортного машиностроения №211с, в приложении к которому был представлен перечень конструктивных улучшений, подлежавших внедрению в серийное производство танков Т-54 после отработки испытаний опытных образцов (всего 21 пункт). Среди них следующие:
снижение шума, разработка сервоустройства для снижения усилий на тягах управления до 8-10 кг, повышение надежности торсионной подвески, установка гидроамортизаторов на крайних узах подвески, совершенствование синхронизаторов передач в коробке передач, а также обеспечение герметичности корпуса для преодоления брода.
Установка пушки ЛБ-1 на танке Т-54 обр. 1946 г.
Дизель В-54.
Танк Т-54 (четвертый опытный образец) на министерских испытаниях 1947 г.
КБ завода №183 в течение августа-сентября 1946 г. доработало серийные чертежи с учетом всех замечаний по результатам летних испытаний двух последних образцов танка.
К 16 сентября 1946 г. опытный цех завода изготовил следующий опытный образец танка Т-54 с прежними корпусом и башней. Основные изменения коснулись лишь ходовой части и трансмиссии. В период с 18 сентября по 28 октября 1946 г. эта машина прошла заводские испытания пробегом в объеме 2000 км. Во время испытаний с 18 по 21 сентября танк преодолел 568 км (из них 370 км по шоссе) со средней скоростью 35 км/ч. Во время третьего пробега 25 сентября разрушились четыре опоры балансиров и восемь резиновых бандажей опорных катков. С 25 сентября по 15 октября 1946 г. опытный образец танка находился в ремонте, а с 28 октября был поставлен на разборку для осмотра и оценки его технического состояния.
В конце сентября 1946 г. для окончательного вооружения танка была выбрана 100-мм пушка Д-10Т конструкции Ф.Ф. Петрова. Постановлением Совета Министров СССР №2198-897сс от 30 сентября 1946 г. ее приняли на вооружение танка Т-54. Конструкция и баллистика этой пушки оказались настолько удачными, что более 40 лет без особых конструктивных изменений она являлась основным оружием серийных танков Т-54, а затем Т-55 и их модификаций.
Одновременно с испытанием опытных машин осуществлялась доработка чертежей танка с улучшенными характеристиками и уменьшенной боевой массой. Для подготовки серийного производства танка Т-54 на заводах №75, №112, №174 и №200 18 сентября 1946 г. в адрес этих заводов с завода № 183 началась рассылка рабочих чертежей машины.
В октябре 1946 г. на заводе №183 приступили к сборке корпуса танка измененной конструкции. К этому времени на заводе N9200 были отлиты и новые башни.
В начале декабря 1946 г. в Совете Министров СССР было проведено совещание по вопросу доработки танка Т-54 и подготовки производства к серийному выпуску (в конструкцию танка было внесено 90 пунктов конструктивных доработок).