Танк Т-54А отличался от Т-54 установкой 100-мм нарезной пушки Д-10ТГ со стабилизатором СТП-1 «Горизонт» в вертикальной плоскости и эжектором на стволе пушки для удаления пороховых газов из канала ствола при выстреле и уменьшения загазованности боевого отделения. В конструкцию силовой установки, агрегатов трансмиссии и узлов ходовой части были внесены некоторые изменения, направленные на повышение надежности их работы, а также связанные с совершенствованием технологии изготовления. Основные боевые и технические характеристики сохранились на уровне характеристик танка Т-54.
Компоновка танка Т-54А предусматривала размещение трех отделений. Отделение управления располагалось слева в носовой части корпуса танка. В нем размещались: сиденье механика-водителя, органы управления танком, контрольно-измерительные приборы, аппарат №3 танкового переговорного устройства, баллоны воздушного пуска двигателя, реле-регулятор, пулемет СГМТ. Над сиденьем механика-водителя в крыше корпуса имелся люк, закрывавшийся поворотной броневой крышкой. Для вентиляции отделения управления при стрельбе из курсового пулемета в крышке люка механика-водителя имелся лючок, закрывавшийся крышкой. При срабатывании баллонов ППО механик-водитель, располагавшийся ниже остальных членов экипажа, должен был дышать через вентиляционный лючок. Впереди люка устанавливались два призменных смотровых прибора. При движении танка с открытым люком над головой механика-водителя мог устанавливаться колпак со смотровым стеклом с электрическим обогревом и стеклоочистителем с ручным приводом. При вождении танка ночью в боевых условиях вместо левого смотрового прибора монтировался прибор ночного видения ТВН-1 (ТВН-2). Подсветка местности производилась фарой ФГ-10 с ИК-фильтром. В носовой части танка правее отделения управления были размещены передние топливные баки и основная часть боекомплекта к пушке.
Боевое отделение занимало среднюю часть корпуса и внутреннюю часть башни. В нем размещалось основное и вспомогательное оружие танка, сиденья наводчика, командира танка и заряжающего, прицел, приборы наблюдения, агрегаты стабилизатора и электропривода башни, механизм поворота башни, радиостанция, три аппарата ТПУ, часть боекомплекта и ЗИП.
На днище боевого отделения слева по ходу танка располагались форсуночный подогреватель и люк запасного выхода, а справа в заднем углу - баллоны ППО. На бортах корпуса в нише башни и на днище боевого отделения размещалась часть боекомплекта.
На крыше башни, над рабочим местом командира, устанавливалась командирская башенка с входным люком, над рабочим местом заряжающего - входной люк. Оба люка закрывались откидными броневыми крышками, для облегчения открывания которых в их петлях устанавливались пучковые торсионы.
В передней части командирской башенки монтировался прибор наблюдения командира ТПК-1, а по периметру крышки люка -четыре призменных прибора. Для наводчика и заряжающего в боевом отделении танка в крыше башни устанавливались по одному смотровому прибору МК-4.
МТО располагалось в кормовой части корпуса, и было отделено от боевого отделения перегородкой. В нем размещались двигатель с обеспечивавшими его работу системами и агрегаты трансмиссии.
В башне справа от пушки Д-10ТГ монтировался спаренный 7,62-мм пулемет СГМТ. Второй пулемет СГМТ - курсовой, находился справа от механика-водителя. На башне танка, на вращающейся турели люка заряжающего, монтировался 12,7-мм зенитный пулемет ДШК обр. 1938/46 гг. (с 1956 г. -ДШКМ). Установка стабилизатора пушки в вертикальной плоскости позволила увеличить кучность и меткость стрельбы при ведении огня сходу, а применение эжектора -улучшило условия работы экипажа.
Для наводки пушки и спаренного пулемета в цель применялся телескопический шарнирный прицел ТШ2А-22 с электрообогревателем защитного стекла и механизмом его очистки от пыли и грязи. При стрельбе с закрытых огневых позиций использовались боковой уровень и угломерный круг, нанесенный на нижнем погоне опоры башни танка. Углы наводки спаренной установки по вертикали при выключенном стабилизаторе составляли от -5 до +18°. Для смягчения ударов пушки о жесткий упор на предельном угле снижения на бронезащите устанавливался резиновый амортизатор. При включенном стабилизаторе величина угла склонения уменьшалась на 45, угла возвышения - от 45' до 3°45'. Механизм поворота башни имел ручной и электромоторный приводы. Боевая скорострельность пушки при стрельбе с места достигала 7 выстр./мин, при стрельбе сходу - 4 выстр./мин. Стрельба из пушки прямой наводкой велась на дальностях до 6900 м, с закрытых огневых позиций - до 15600 м.
Стабилизатор СТП-1 «Горизонт» обеспечивал автоматическое и непрерывное удержание в вертикальной плоскости пушки, спаренного с ней пулемета и прицела ТШ2А-22 в заданном положении. Скорость вертикальной наводки пушки от пульта управления составляла от 0,07 до 4,5 град./с, точность стабилизации - +1 т.д.
Для поворота башни с различными скоростями при работе со стабилизатором использовался танковый автоматизированный электропривод наведения ТАЭН-3 «Восход» (вместо электропривода ЭПБ-4 на танке Т-54) с электромашинным усилителем ЭМУ-5ПМ. Скорость поворота башни от пульта наводчика могла плавно изменяться от 0,05 до 10 град/с, при командирском целеуказании башня поворачивалась с перебросочной скоростью 10 град/с. Электропривод допускал непрерывную работу при наводке пушки в течение 4 ч.
Стрельбу из спаренного пулемета вел наводчик, заряжание пулемета производил заряжающий. Огонь из курсового пулемета осуществлял механик-водитель, который наводил его на цель поворотом танка. Стрельбу из зенитного пулемета ДШК вел заряжающий, стоя на своем сиденье. Наводка пулемета на воздушную цель производилась с помощью коллиматорного прицела К10-Т, а в наземную - с помощью рамочного прицела. Придание пулемету необходимых углов возвышения осуществлялось с помощью подъемного механизма со стопорящим устройством, обеспечивавшим при необходимости его фиксацию при любом угле возвышения. В горизонтальной плоскости пулемет наводился поворотом турели. Питание пулемета ленточное - из магазина-коробки.
В боекомплект танка Т-54А входили 34 унитарных выстрела к пушке (из них 14 с бронебойно-трассирующими снарядами БР-412Д, БР-412Б, БР-412 и 20 с осколочно-фугасным снарядом ОФ-412 с полным или уменьшенным зарядом), 3500 патронов к пулеметам СГМТ и 200 патронов к ДШК. Кроме того, в боевом отделении укладывались один 7,62-мм автомат АК-47 с боекомплектом 300 патронов, сигнальный пистолет калибра 26 мм с двумя комплектами патронов и 20 ручных гранат Ф-1.
Дальность прямого выстрела из пушки бронебойным снарядом составляла 1000 м, осколочно-фугасной гранатой - 1100 м (при высоте цели 2 м).
Броневая защита корпуса и башни - монолитная, противоснарядная. Конструкция корпуса и башни была аналогична конструкции корпуса и башни танка Т-54 обр. 1951 г.
На каждом четвертом танке к верхнему наклонному листу броневого корпуса приваривались два кронштейна, а к нижнему наклонному листу - восемь планок для навешивания минного трала ПТ-54.
Башня танка - литая с переменной толщиной брони от 48 до 200 мм, с вварной крышей, состоявшей из двух сваренных между собой половин. Амбразура башни спереди закрывалась подвижной броневой защитой, которая надевалась на ствол пушки и крепилась болтами к переднему бурту люльки.
Внутри башни с левой стороны по ходу к донному листу приваривался корпус штыревого стопора башни, обеспечивавшего разгрузку механизма поворота башни во время движения танка при положении пушки по-походному (при положении пушки вперед или назад по ходу танка). В танках последних выпусков рычаг-рукоятка стопора башни для удобства пользования имела шарнирный излом в горизонтальной плоскости.
В качестве ППО в танке применялась полуавтоматическая углекислотная установка, в составе которой использовались три пятилитровых баллона с углекислотой шесть термоэлектроизвещателей и восемь распылителей.
Для создания дымовой завесы на корме машины крепились две дымовые шашки.
В МТО танка Т-54А поперек корпуса устанавливался дизель В-54Г мощностью 382 кВт (520 л.с.) при частоте вращения коленчатого вала 2000 об./мин. с центробежным все-режимным регулятором и корректором подачи топлива. Пуск двигателя осуществлялся с помощью электростартера СТ-16М мощностью 15 л.с. (11 кВт) или сжатым воздухом из двух баллонов емкостью по 5 л каждый. Для облегчения пуска двигателя в условиях низких температур использовался форсуночный подогреватель, включенный в систему охлаждения двигателя. Общая емкость внутренних топливных баков - передней группы (переднего правого, переднего левого и заливного) и средней группы (верхнего и нижнего) составляла 532 л, трех дополнительных наружных - 280 л. Запас хода по шоссе на основных топливных баках достигал 420-440 км.
В системе воздухоочистки двигателя применялся воздухоочиститель ВТИ-4 с циклонным аппаратом, с двумя ступенями очистки и с эжекционным удалением пыли из пылесборника. В системе смазки двигателя использовались бак с циркуляционным бачком, в котором располагался змеевик для подогрева масла перед пуском двигателя в зимнее время, и масляный фильтр «Кимаф-СТЗ» комбинированного топа, сочетавший в себе проволочно-щелевой и картонный фильтрующие элементы.
Трансмиссия, приводы управления и ходовая часть машины по сравнению с трансмиссией, приводами управления и ходовой частью танка Т-54 обр. 1951 г. изменений не претерпели.
Электрооборудование машины было выполнено по однопроводной схеме (дежурное освещение - двухпроводное). Напряжение бортовой сети составляло 24-29 В. В качестве источников электроэнергии использовались, соединенные последовательно-параллельно, четыре аккумуляторные батареи 6СТЭН-140М общей емкостью 280 Ач и генератор Г-74 мощностью 3 кВт с реле-регулятором РРТ-31 (РРТ-31М).
С января 1957 г. на верхнем лобовом листе корпуса стали устанавливаться две фары: одна со СМУ, вторая с инфракрасным фильтром для ночного прибора ТВН-1 механика-водителя.
Для внешней связи в танке монтировалась танковая радиостанция Р-113. Она обеспечивала телефонную связь в симплексном режиме на 96 фиксированных частотах, с помощью 4-метровой штыревой антенны. Время перестройки с одной частоты на другую не превышало одной минуты. Дальность радиосвязи при движении танка в условиях среднепересеченной местности составляла 20 км (без подавителя шумов). Для внутренней
связи между членами экипажа, а также для выхода на внешнюю связь командира и наводчика через радиостанцию в танке имелось танковое переговорное устройство Р-120.
Серийное производство танка было организовано с 1955 по 1957 гг. на заводах: № 183 (с апреля 1955 г. по июнь 1957 г.), №75 (с июня 1955 г. по апрель 1957 г.) и №174 (с июня 1955 г. по IV кв. 1957 г.).
В процессе серийного производства конструкция танка постоянно совершенствовалась. Так, только за один 1956 г. в конструкцию танка внедрили 396 мероприятий по его улучшению. Всего заводами за время серийного производства было выпущено 4602 танка.
В связи с организаций серийного производства танка Т-54А на вышеуказанных заводах выпуск танков Т-54 прекратился. Однако в 1955 г. заводом №183 был намечен ряд мероприятий по модернизации всех ранее выпущенных машин. Работы начались уже в 1956 г. Предусматривалось установка на танки выпуска 1949-1955 гг. новых радиостанций Р-113 и ТПУ Р-120, а на Т-54 выпуска 1951 -1955 гг. - одноплоскостного стабилизатора основного оружия СТП-1 «Горизонт».
Производство танков Т-54А по лицензии было организовано в Польской Народной Республике с 1956 г., в Чехословацкой Социалистической Республике - с 1958 г. В 1956 г. техническая документация была передана КНР, в которой на танковом заводе в г. Баотоу с 1957 г. выпускался танк Т-59, являвшийся копией советского танка.