Мероприятия по модернизации танка Т-54 за время серийного производства были направлены на повышение его боевых и технических характеристик.
В части повышения огневой мощи танка Т-54 на заводе № 183 совместно с другими организациями и предприятиями оборонной промышленности страны развернулись работы по созданию стабилизатора основного оружия, установке на машину более мощного пушечно-пулеметного вооружения, дополнительного управляемого ракетного оружия и более совершенных приборов прицеливания и наблюдения.
Первые работы по созданию стабилизатора основного оружия танка Т-54, организованные в соответствии с постановлением Совета Министров СССР №936-288 от 19 апреля 1947 г. на заводе №707 Министерства судостроительной промышленности (Свердловск) в 1948 г., не дали положительного результата. Завод №707 не смог выполнить поручение правительства. Поэтому в конце 1949 г. разработку стабилизатора основного оружия для танка Т-54 поручили ЦНИИ-58 Министерства вооружения. Под руководством В.Г. Грабина в ЦНИИ-58 подготовили два проекта стабилизированных 100-мм танковых пушек: Д-10Т (индекс «0963») и собственной конструкции (индекс «0968»).
Технический проект стабилизированной 100-мм танковой пушки Д-10Т (индекс «0963») рассматривался на заводе №183 в декабре 1949 г. Замечания завода по данному проекту отправили в Министерство транспортного машиностроения, Артиллерийский комитет ГАУ ВС, НТК ГБТУ ВС и ЦНИИ-58. После доработки измененный проект стабилизированной в двух плоскостях 100-мм танковой пушки (индекс «0979») передали из ЦНИИ-58 на завод №183. В течение июня-августа 1950 г. КБ завода прорабатывало и согласовывало материалы по данному проекту.
Одновременно в ЦНИИ-58 занимались стабилизированной в двух плоскостях 100-мм танковой пушкой C-84CA собственной конструкции со стабилизатором типа С-88С. В конструкции стабилизатора С-88С индикаторного типа применялись два гиромотора ГА 7/30, два умформера УФ-1, стабилизатор частоты С-4-2А, исполнительные электродвигатели МИ-400 и 4МИ 22С, электромашинные усилители 2ЭМУ-12С и 2ЭМУ-ЗС, мотор-генератор АБ-60, генератор ГСК-150 и контроллер КБ-ЗА. Пушка С-84СА имела клиновой затвор и механизм продувки канала ствола после выстрела сжатым воздухом. В механизм продувки канала ствола входили два пятилитровых баллона со сжатым воздухом, понижающий редуктор и трубопроводы. Баллоны со сжатым воздухом размещались в боевом отделении танка, что привело к сокращению боекомплекта к пушке с 34 до 32 выстрелов.
Окончательный технический проект, технические условия, перечень изменений и ведомость комплектации на доделку танка Т-54 с макетной башней, предназначенной для установки 100-мм стабилизированной пушки С-84СА, 18 сентября 1950 г. ЦНИИ-58 отправил на завод №183. Макет башни танка Т-54 под установку стабилизированной 100-мм танковой пушки C-84CA был изготовлен заводом №183 в металле 12 февраля 1951 г. и передан ЦНИИ-58 для окончательного монтажа системы и проведения испытаний. Полигонные испытания макетного образца башни со стабилизированной пушкой прошли на полигоне ЦНИИ-58 в июле 1951 г. В том же году в ЦНИИ-58 под руководством В.Г. Грабина разработали проект 100-мм стабилизированной танковой пушки с дополнительной газовой каморой (индекс «1031»).
Параллельно в конце 1940-х гг. завод №172 Министерства вооружения выполнил НИР по теме «Стабилизация 100-мм танковой пушки Д-10Т без применения гироскопических стабилизирующих приборов». В ходе этой работы на специальном стенде прошел проверку на возможность практической реализации принцип стабилизации танкового орудия в вертикальной плоскости без использования гироскопов. За счет уравновешенности танковой пушки для ее наводки в вертикальной плоскости в подъемном механизме был установлен электродвигатель мощностью 0,6 кВт. С помощью рукоятки подъемного механизма наводчик совмещал перекрестье прицела ТШ-20 с целью и производил выстрел путем нажатия кнопки электроспуска на этой же рукоятке. Испытания данного устройства подтвердили эффективность стрельбы в условиях колебаний корпуса танка, при которых с использованием штатных приводов наводки она была бы невозможна.
К дальнейшим работам по системам стабилизации танкового оружия, в соответствии с постановлением Совета Министров СССР №1552-545 от 29 марта 1952 г., помимо ЦНИИ-58, были подключены ЦКБ-393 (главный конструктор - С.М. Николаев), ЦНИИ-173 (главный конструктор - И.В. Погожев) и завод №9 (главный конструктор - Ф.Ф. Петров). Кроме разработки стабилизаторов основного оружия, этим же постановлением предусматривалось и создание танковых прицелов со стабилизированной линией прицеливания, порученное заводу №393 Министерства вооружения.
Согласно данному постановлению, Министерство вооружения в рамках ОКР применительно к среднему танку обязывалось отработать и изготовить в апреле-июле 1952 г. шесть опытных образцов стабилизаторов для 100-мм танковых пушек, а Министерство транспортного машиностроения - обеспечить во втором квартале 1952 г. монтаж четырех 100-мм пушек со стабилизаторами в танках Т-54. В свою очередь, Военному министерству поручалось провести в июле-августе того же года сравнительные полигонные испытания штатных 100-мм танковых пушек Д-10Т со стабилизаторами C-88C (ЦНИИ-58) и «Горизонт» (ЦНИИ-173) и 100-мм пушек С-84СА со стабилизаторами С-84С (ЦНИИ-58), установленных в Т-54. По результатам испытаний предлагалось выбрать лучший образец стабилизатора с предъявлением его на войсковые испытания в четвертом квартале 1952 г. Кроме того, Министерство вооружения и Министерство транспортного машиностроения были должны провести НИР по изысканию наиболее совершенной схемы стабилизации танкового оружия как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях наводки.
В феврале 1952 г. по результатам испытаний макетного образца стабилизированной 100-мм танковой пушки C-84CA в ЦНИИ-58 произвели окончательную доработку технического проекта ее монтажа в танк Т-54. А в марте того же года подготовили технический проект по установке стабилизатора С-88С применительно к пушке Д-10Т. Опытные образцы стабилизаторов С-88С для 100-мм танковых пушек Д-10Т и С-84СА ЦНИИ-58 изготовил в мае-июне 1952 г.
В конце июня 1952 г. завод №183 установил две 100-мм пушки С-84СА со стабилизаторами С-88С в двух танках Т-54. После заводских испытаний, проведенных 9-15 июля 1952 г., и сдаточных - комиссией ГБТУ и ГАУ ВС, обе машины 24 июля передали ГБТУ ВС для прохождения сравнительных полигонных испытаний.