В июле — ноябре 1945 года второй прототип Т-54 проходил испытания на НИБТПолигоне, по результатам которых танк опять-таки был рекомендован к серийному производству, но лишь после устранения ряда недостатков и, как следствие, доработки документации, потребовавшейся после этого. По результатам очередных предварительных испытаний постановлением Совета министров СССР № 960-402сс от 29 апреля 1946 года Т-54 был принят на вооружение Советской Армии. Началась подготовка к его серийному производству сразу на трех заводах Министерства транспортного машиностроения. В течение 1946 года планировалось изготовить 165 серийных машин, реально же построили только три опытных образца. Государственных испытаний они не выдержали. Межведомственная правительственная комиссия потребовала снизить массу машины, усовершенствовать установку вооружения, ходовую часть и приводы управления. В течение года в конструкцию пришлось внести 649 изменений. План на 1947 год был утвержден в количестве 250 единиц, но были изготовлены только 22. Два головных серийных танка подверглись в апреле — мае того же года ходовым испытаниям и испытаниям обстрелом. По первым Государственная комиссия под руководством председателя НТК ГБТУ Вооруженных Сил инженера-полковника Благонравова сделала следующее заключение:
«1. Два головных образца танка Т-54 первой серии испытания по установленной программе выдержали.
В отличие от объема испытаний, предусмотренного утвержденной программой, для проверки работоспособности торсионов один из образцов танка подвергся ходовым испытаниям на удвоенный километраж, то есть прошел за время испытаний 2184 км, а с начала заводских испытаний — 2486 км, при этом показал высокую эксплуатационную надежность, хорошую маневренность и способность к длительным безостановочным пробегам до 250 — 300 км с высокими средними скоростями движения, с суточными переходами до 540 км, с малой затратой времени на осмотр и обслуживание.
Пробег на вторые 1000 км был сделан за двое суток и 8 часов с оперативной скоростью 18 км/ч.
За все пробеги танки не имели простоя по техническим причинам, и скорость чистого движения совпадает с технической скоростью.
2. Испытывавшиеся образцы соответствуют тактико-технической характеристике, утвержденной Правительством по всем показателям, за исключением места расположения подогревателя системы охлаждения, расположение которого предусматривалось в масляном баке.
3. Проверкой выполнения заводом мероприятий, предусмотренных перечнем, составленным по результатам испытаний двух танков Т-54 в июле 1946 года и утвержденным Министром транспортного машиностроения и командующим БТ и МВ ВС 20 декабря 1946 года, установлено, что мероприятия, предусмотренные перечнем, выполнены заводом. Однако по некоторым пунктам (увеличение тормозного момента малых тормозов ПМП, установка курсовых пулеметов, антикоррозийное покрытие баков) требуется дополнительная доработка в соответствии с замечаниями, отмеченными в отчете.
