Drugi prototip T-54 tenka izgrađen je u julu 1945. godine i nazvan je Ob'yekt 137. Tenk je bio opremljen novom kupolom naoružanom sa 100 mm LB-1 tenkovskim topom i 7.62 mm SG suspregnutim mitraljezom. Oklop kupole je bio još deblji (200 mm sprijeda, između 125 mm i 160 mm na stranama). Tenk je bio isto naoružan sa dva 7,62 mm SG-43 mitraljeza postavljena unutar fiksinih kutija na bočnim stranama tenka, svaka sa po 500 metaka, kojima je upravljao vozač. Na kupolu je postavljena 12,7 mm DShK protivavionski mitraljez. Kapacitet spremnika za gorivo je također povećan (545 litara u osnovnom spremnik i 180 litara u dodatnim) i zbog toga je domet ostao isti (360 km), ali je povećana težina na 39,15 tona. Ovaj prototip je prošao kroz testiranja koja su se izvodila između jula i novembra 1945. Nakon poboljšanja i ispravljnja pogreški, T-54 je ušao u serijsku proizvodnju, a prvi T-54 ušao je u službu Crvene armije 29. aprila 1946. Počeo se istovremeno proizvoditi u tri fabrike.