Танк с пушкой Д-10ТГ получил обозначение Т-54А (объект 137Г). Кроме стабилизатора, пушка Д-10ТГ получила эжекционное устройство для продувки канала ствола после выстрела и подъемный механизм со сдающим звеном, предохраняющим механизм от поломок при задевании посторонних предметов. В затвор пушки были введены предохранительное устройство от самопроизвольного спуска при ударах на ходу машины и механизм повторного взвода. Внесли также изменения в компенсирующий механизм с целью обеспечения уравновешивания пушки на углах возвышения и склонения. Установили автоматизированный электропривод поворота башни с дублированным управлением, новый стопор башни и усовершенствованный прицел ТШ-2А-22 со смещенной влево окулярной частью и со шкалой дальности до цели. Для механика-водителя был введен активный прибор ночного видения ТВН-1.
Двигатель танка также подвергся некоторым изменениям: в систему питания ввели третий наружный бак емкостью 95 л; поставили двухступенчатый воздухоочиститель с тремя кассетами и эжекционным отсосом пыли; вместо нерегулируемых входных жалюзи над радиаторами смонтировали регулируемые, управляемые рукояткой, расположенной в боевом отделении. Остальные системы остались прежними.
Основные агрегаты трансмиссии переделке не подвергались. Были внесены изменения только в конструкцию фрикциона вентилятора.
В связи с установкой агрегатов стабилизатора изменились монтажная и принципиальная схемы электрооборудования. Танк оснастили радиостанцией Р-113 и ТПУ Р-120.
Т-54А был принят на вооружение в 1954 году. В IV квартале предусматривалось изготовить установочную партию из 50 машин. Однако из-за несоответствия стабилизаторов техническим требованиям удалось изготовить только 25 единиц.
Отлаженное серийное производство началось только через полгода и осуществлялось с 1955 по 1956 год. В ограниченных количествах на базе Т-54А изготавливался командирский танк Т-54АК.
Установка системы вертикальной стабилизации вооружения позволила в 10 раз повысить вероятность поражения цели — с 3 до 30 %.