国鉄C54形蒸気機関車
C51形の基本構成をほぼそのまま踏襲する。したがって、3缶胴構成で蒸気ドームを第1缶胴に載せ、1軸従台車で支持される広火室を組み合わせたストレート形煙管式ボイラーを備える、軸配置4-6-2(ホワイト式)あるいは2C1(日本式)の過熱式単式2気筒テンダー機関車である。
本形式が設計された当時は、冶金技術の向上等によりボイラー性能も向上した時期で、その成果を採用し使用蒸気圧力を13 kg/cmから14 kg/cmへ向上した。その結果、C51形と同等性能としてもシリンダー径を縮小することが可能となり、併せて全体的に軽量化されている。もっとも、ボイラーの各部寸法そのものはC51形のそれを踏襲しており、火床面積や煙管寸法・本数などは全てC51形と同一値となっている。一方、C51形での長期試験の成果を反映し、日本の機関車としては初めて除煙板(デフレクター)を新製当初から装備するようになっている。
動輪径はC51形やC53形と共通の1,750 mmである。もっとも、C51形で折損・タイヤ変形などのトラブルがあった車輪については、各車輪のスポーク本数を17本あるいは18本から19本へ増加し、強度向上が図られている。
C51形では本省式給水加熱装置が新造後に後付されたため、ボイラー煙室部直上の煙突後部に搭載されていたが、これは保守上点検に不便であった。