Танк Т-54А отличался от Т-54 установкой 100-мм нарезной пушки Д-1 ОТГ 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 N§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 танка 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 8 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 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 фанат 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 танка к донному листу приваривался корпус штыревого стопора
