در مجموع بیش از ۵۰ کشور از این تانک در نیروهای مسلح خود بهره برده‌اند و در بسیاری از جنگ‌های پس از جنگ جهانی دوم از آن استفاده شده‌است. ارتش سرخ و کشورهای عضو پیمان ورشو از آن در حمله سال ۱۹۵۶ به مجارستان و حمله پیمان ورشو به چکسلواکی بهره جستند. در جنگ‌های ۱۹۶۷ و ۱۹۷۳ اعراب و اسرائیل تی-۵۴ مهمترین تانک ارتش‌های عربی بود. در جنگ‌های ویتنام، کامبوج، اوگاندا، جنگ ایران و عراق، حمله عراق به کویت، جنگ خلیج فارس، جنگ داخلی ۲۰۱۱ لیبی و بسیاری از درگیری‌های نظامی دیگر نیز از این تانک استفاده شده‌است. در دهه ۱۹۸۰ تانک‌های پیشرفته‌تر تی-۶۲، تی-۶۴، تی-۷۲ و تی-۸۰ جای آن را در خط مقدم و واحدهای موتوری ارتش سرخ گرفتند اما هنوز هم بسیاری از ارتش‌ها انواع بهینه‌سازی شده این تانک را در زرادخانه‌های خود به عنوان نیروی ذخیره نگاه داشته‌اند و برخی از کشورها حتی از آن‌ها به عنوان تانک اصلی در نیروهای فعال خود استفاده می‌کنند.