Двигатели В-54 и В11-ИС-3 отличались между собой лишь конструкцией нижней половины картера, водяного и масляного насосов и соответствующих механизмов их привода. За счет этого была уменьшена высота дизеля В-54. В отличие от двигателя В-44, в дизеле В-54 применялись новые шатуны облегченного типа и поршни улучшенной конструкции. По всем другим узлам и деталям двигатели были унифицированы.

С 1947 г. В-54 устанавливался в средних танках Т-54 различных модификаций и машинах, созданных на их базе. Он стал базовой моделью для целого ряда последующих модификаций двигателей (В-54Г, В-54Б, В-54К, В-54К-ИС, В-54К-ИСТ³⁴), устанавливавшихся во многие образцы бронетанкового вооружения и техники, включая модернизированные танки и САУ периода Великой Отечественной войны (Т-44М, ИС-2М, ИС-3М, ИСУ-152М и ИСУ-152К).

Дизель В-54 имел необогреваемый картер, топливный насос НК-10, унифицированный с топливным насосом двигателя В-12 (НК-12). Насос НК-10 отличался от НК-12 диаметром плунжера (10 мм), наличием корректора подачи топлива и установкой центробежного всережимного регулятора с уменьшенным трением. Упор вертикального рычага на подвижный плоский диск регулятора был выполнен при помощи шарикового подшипника вместо сферической опорной поверхности. Для устранения наклона в шлицевых соединениях жесткой муфты привода топливного насоса в корпус шлицевой муфты ввели текстолитовые вставки. В развале блоков цилиндров на бонках коллекторов впуска со стороны механизма передачи устанавливался топливный фильтр с двумя стаканами, улучшивший качество фильтрования топлива. Кроме улучшения фильтрации топлива путем установки спаренных серийных топливных фильтров, на двигателе с 1949 г. стали применять форсунки с индивидуальным щелевым фильтром, что позволило повысить надежность их работы (распылителя).

Продольный и поперечные разрезы дизеля В-54.
Форсунка со щелевым фильтром.		Дизель В-54.		Дизель В-54Б.

Входные отверстия впускных коллекторов располагались со стороны носка коленчатого вала, фланцы выпускных — со стороны механизма передач. Водяной насос крепился на нижней половине картера с правой стороны, а в выемке днища нижней половины картера — масляный насос, шестерни всех трех секций которого располагались в одной горизонтальной плоскости. На верхней половине картера с правой стороны монтировался масляный фильтр «Кимаф-СТЗ». Односторонний подвод масла к коленчатому валу и подшипникам механизма передачи осуществлялся со стороны передач через чугунную крышку центрального подвода масла. Генератор Г-731А (Г-731) мощностью 1,5 кВт, в приводе которого использовалась кулачковая муфта, устанавливался на верхней половине картера. Двигатель имел два привода тахометра: один из них располагался на приводе к генератору и служил для подсоединения датчика электротахометра (устанавливался с ноября 1953 г.), а второй размещался на нижней половине картера с левой стороны над топливоподкачивающим насосом и служил для подсоединения гибкого вала инерционного тахометра. На двигателях с приводом к электротахометру первых выпусков в конце номера ставилась буква «Э».

С 1955 г. для уменьшения динамических нагрузок в деталях привода генератора стал использоваться рессорный валик.

До 1962 г. двигатели В-54 выпускались с двойным подводом охлаждающей жидкости к блокам цилиндров (у первого и шестого цилиндров) с целью равномерного охлаждения всех цилиндров. Однако практика показала, что на двигателях с впускными коллекторами, располагавшимися приемными окнами в сторону носка (при сравнительно небольшой мощности), в таком подводе жидкости нет необходимости, так как в эти цилиндры поступало больше воздуха, чем в первые, что и так улучшало их охлаждение.

Дизели В-54Г (А-137Г) и В-54Б (А-137Б) отличались от В-54 установкой более мощных генераторов, соответственно, Г-74 (3 кВт) и Г-5 (5 кВт) — из-за необходимости обеспечения одно- и двухплоскостной стабилизации основного оружия танков Т-54А и Т-54Б. В приводе к генератору Г-5 использовалась гидравлическая муфта такой же конструкции, как и в приводе аналогичного генератора на двигателе В12-5Б. Как и В-54, до 1962 г. двигатели В-54Г и В-54Б имели двойной подвод охлаждающей жидкости.

Двигатели В-54К-ИС и В-54К (А-137К) устанавливались, соответственно, в модернизированных тяжелых танках (ИС-2М, ИС-3М), тяжелом танковом тягаче (БТТ-1Т) и тяжелых САУ (ИСУ-152М, ИСУ-152К) и отличались от дизеля В-54 расположением входных отверстий впускных коллекторов и концевых фланцев выпускных коллекторов (располагались со стороны механизма передач). На В-54К выпускные коллекторы не устанавливались, поскольку в самоходной установке ИСУ-152К для отвода отработавших газов и частичного использования их энергии выпускные патрубки, монтировавшиеся в эжекторах системы охлаждения, крепились непосредственно к головкам блоков цилиндров.

³⁴ Буквы в конце марки двигателей означают:
- для двенадцатицилиндровых: Г - генератор Г-74 (3 кВт); Б - генератор Г-5 (5 кВт); В - генератор Г-6,5 или Г-6,5С (6,5 кВт);
- для шестицилиндровых: Г - генератор Г-74; Б - генератор Г-6,5 или Г-6,5С; В — наличие узла отбора мощности; П - наличие картера с обогревом.
Остальные буквы означают принадлежность двигателя к определенному танку.