Еще в 1944 году, когда серийно выпускался танк Т-44, конструкторское бюро А. Морозова в Нижнем Тагиле получило задание приступить к разработке новой боевой машины. Учитывая короткие сроки, отведенные на проектно-конструкторские работы (серийный выпуск новых танков планировалось начать во второй половине 1945 года), было принято решение взять за основу корпус существующего танка Т-44, усилив его лобовое бронирование до 100 мм.

В 1945 году был изготовлен опытный образец нового танка (объект 137). В отделении управления было изменено расположение приборов наблюдения механика-водителя. Вместо смотровой щели в лобовой плите корпуса непосредственно перед люком появились два перископа. Такое решение положительно сказалось на прочности передней верхней плиты и улучшило обзор местности с места механика-водителя.

Наиболее существенным изменениям подверглось боевое отделение: на танк была установлена новая башня с новой пушкой. Башня выполнялась методом литья, что позволило придать ей наилучшую баллистическую форму. Толщина брони лобовой части башни достигала почти 200 мм. Крыша в задней части башни выполнена из двух сваренных броневых плит с люками. Технология литья башен и отдельных деталей корпуса танка в конце 40-х — начале 50-х годов была хорошо изучена и широко распространена. Однако башня нового танка была одним из лучших образцов конструкции этого типа.

В башне кругового вращения была установлена новая, более мощная танковая пушка Д-10Т калибра 100 мм. Наведение пушки в горизонтальной плоскости осуществлялось с помощью электрического привода, а в вертикальной — ручного. С пушкой был спарен пулемет калибра 7,62 мм, который размещался справа от ствола орудия. Пушка делила боевое отделение на две части. Слева находилось место наводчика, сзади и чуть выше — командира танка. Справа располагался заряжающий.

В распоряжении наводчика имелся оптический прицел-дальномер ТШ-2–22, с помощью которого расстояние до цели с известной высотой рассчитывалось на основании ее величины в окуляре. Для ведения наблюдения за местностью наводчик получил дополнительно один перископ. Командир танка мог вести наблюдение через оптические приборы, смонтированные в командирской башенке, которая могла вращаться независимо от вращения башни танка. Для поддержания связи командир пользовался радиостанцией Р-113. Заряжающий также имел в своем распоряжении один перископ кругового вращения. Рядом с люком заряжающего на башне был установлен 12,7-мм зенитный пулемет ДШК. Впереди справа на крыше башни имелся прикрытый броневым куполом вентилятор для вытяжки из боевого отделения пороховых газов, так как пушка не имела системы продувки ствола после выстрела. Как и на других танках того периода, Т-54 не имел системы стабилизации вооружения.

Определенные изменения коснулись и силового отделения. Вместо старого дизеля В-2 на машине была установлена его модернизированная модель В-54 — V-образный 12-цилиндровый дизель жидкостного охлаждения мощностью 520 л. с. Запуск двигателя осуществлялся с помощью электрического стартера, но возможен был и аварийный пуск с помощью сжатого воздуха. Силовая передача осталась такой же, как и на Т-44, но с планетарным механизмом поворота.

На Т-54 сохранилась и ходовая часть его предшественника. Увеличение массы танка до 35,4 т не повлекло за собой необходимости усиления торсионных валов. Удельное давление на грунт также изменилось в допустимых пределах.

В апреле 1946 года танк Т-54 приняли на вооружение, в следующем году началось его серийное производство. Уже теперь, по прошествии десятилетий, можно с уверенностью сказать, что в то время, когда Т-54 поступил на вооружение частей Советской Армии, он значительно превосходил все существовавшие танки своего класса.

В 1951 году на танке была установлена литая полусферическая башня без обратных скосов с улучшенным уплотнением погона и устройство для крепления минного трала. Модель Т-54 образца 1951 года получила распостранение за пределами СССР и производилась по лицензии в Польше, Чехословакии и Китае.

В 1949 году на базе Т-54 изготовили самоходную артиллерийскую установку СУ-122/54. Ее полностью закрытый корпус был сварен из броневых катаных плит. 122-мм пушку впервые в советском танкостроении снабдили эжектором. Интересной особенностью было использование 14,5-мм пулеметов КПВТ в качестве зенитного и спаренного с пушкой. В состав экипажа входили два заряжающих. СУ122/54 была принята на вооружение в 1954 году и выпускалась с 1955 по 1977 год.

На базе Т-54 создали бронированный тягач БТС-2 (1951 г.), самоходный кран СПК-12Г (1961 г.) и мостоукладчик МТУ (мостоукладчик танковый универсальный).

С 1947 по 1958 год выпущено около 17000 танков Т-54 всех модификаций.

Танки Т-54 состояли на вооружении в армиях стран — участниц бывшей организации Варшавского договора. Кроме того, они поставлялись в Албанию, Конго, Египет, Эфиопию, Финляндию, Гвинею, Анголу, Гвинею-Бисау, Индию, Лаос, Северную Корею, Ливию, Мали, Марокко, Мозамбик, Монголию, Никарагуа, Нигерию, Пакистан, Сомали, Судан, Сирию, Уганду, Вьетнам, Йемен, Югославию, Афганистан, Алжир, Бенин, Центрально-Африканскую Республику, Того, Ирак, Замбию и Зимбабве.

Как ни один другой танк послевоенного периода, Т-54 имеет богатую боевую биографию. В составе египетской и сирийской армий Т-54 участвовали в арабо-израильских войнах 1956, 1967, 1973 и 1982 годов. В 1971 году они воевали в составе индийских войск против пакистанцев. В 1980–1988 годах танки Т-54 участвовали в боевых действиях на ирано-иракском фронте. Во время сомалийско-эфиопского конфликта в 1978 году Т-54 находились на вооружении обеих сторон. В начале 70-х годов Т-54 широко применялись Народно-освободительной армией ДРВ против американцев и войск Южного Вьетнама, а в 1979 году отражали вторжение китайских войск.