Танк Т-54 (головной образец) отличался от четвертого опытного образца Т-54 незначительными изменениями в сварных соединениях броневых листов корпуса и рядом конструктивных усовершенствований, внедренных по предложению комиссий, проводивших испытания предыдущих опытных машин. В январе-феврале 1947 г. завод №183 изготовил два головных образца танка Т-54 так называемой «первой» серии. После заводских испытаний в соответствии с постановлением Совета Министров СССР №935-288 от 9 апреля 1947 г. оба танка были представлены на межведомственные испытания, которые согласно приказу министра транспортного машиностроения СССР и командующего бронетанковыми и механизированными войсками ВС СССР №101/064 от 21 апреля 1947 г. прошли в районе Нижнего Тагила в период с 24 апреля по 18 мая 1947 г. Перед проведением испытаний машинам присвоили обозначения «№5» (заводской номер 470106) и «№6» (заводской номер 470208). После прохождения танками пробега в 1000 км, предусмотренного программой испытаний, танк №5 с 25 по 27 мая 1947 г. был подвергнут повторным ходовым испытаниям на 1000 км для проверки надежности работы торсионных валов подвески.

Танк Т-54 (головной образец), машина №6.
Боевая масса — 36 т; экипаж — 4 чел.; оружие: пушка — 100 мм, 3 пулемета — 7,62 мм, 1 пулемет — 12,7 мм: броневая защита — противоснарядная; мощность двигателя — 382 кВт (520 л.с); максимальная скорость — 48 км/ч.

Танк Т-54 (головной образец) машина №6. Министерские испытания, 1947 г.

Все испытания танки выдержали.

По своей компоновке, составу вооружения броневой защите, силовой установке, трансмиссии, ходовой части, электрооборудованию, средствам связи головные образцы были аналогичны четвертому опытному образцу танка Т-54, за исключением некоторых отдельных изменений:

По вооружению:
-  ввели привод взвода подвижных частей курсовых пулеметов СГ-43;
-  изменили конструкцию электроспуска на спаренном и курсовых пулеметах СГ-43.

По корпусу:
- основные броневые детали корпусов машин имели соединение «в четверть» или «в шип» (соединение «в замок» отсутствовало). Сварка бортовых листов с кормовым была выполнена «в четверть». Корму корпуса, помимо крепления верхнего листа штифтами, усилили за счет увеличения сечения его сварного шва (с 18x18 до 30x30 мм) со средним кормовым листом;
-  изменили крепление заднего кронштейна входного редуктора, установив дополнительные косынки и введя приварку аустенитными электродами;
-  снизили величину усилия, затрачиваемого на закрытие крышки входного люка механика-водителя (зачистили трущиеся поверхности кулака и гайки и удлинили рукоятку закрывающего механизма);
-  ввели новый кронштейн привода жалюзи, обеспечивавший более надежное стопорение рычагов;
-  установили новые задрайки, крепившие листы моторной перегородки, а также усиленную рукоятку съемных листов перегородки;
-  применили застежки, фиксирующие крышки люков над двигателем в открытом положении при открытой крыше над радиатором;
- ввели закрылки к задним грязевым щиткам и упоры, ограничивавшие угол поворота передних грязевых щитков, а также планку к передним щиткам для перекрытия щели, через которую люк механика-водителя и его смотровые приборы забрасывались грязью;
-  усилили крепление крыши МТО над двигателем за счет введения верхнего шва приварки угольника и замены бонок планками с большим периметром приварки;
-  ввели перекрытие промежутков в настиле пола;
- для уменьшения шума в боевом отделении на перегородке МТО установили войлочную прокладку;
-  ППО состояло из углекислотных установок двухкратного (для МТО) и однократного (для боевого отделения) действия.

По башне:-  изменили конструкцию стопорения (в открытом положении) и уравновешивания крышки люка заряжающего, а также конструкцию уплотнений всех люков в башне;
-   ввели уплотнение погона опоры башни;
-  в командирской башенке вместо центрального смотрового прибора МК-4 установили смотровой прибор ТПК-1;
- упразднили дополнительные малые поручни для десанта, введенные ранее на лобовой части и стыке крыши с левым бортом башни¹¹².

Усовершенствованиям, повысившим надежность и безотказность работы, подверглись узлы и агрегаты трансмиссий, а также приводы управления ими.

¹¹² Расположение десантников у лобовой части башни ухудшало обзор членам экипажа вперед по ходу движения, а установка поручней на стыке крыши и левого борта башни (даже без десанта) ограничивала обзор наводчику при использовании смотрового прибора МК-4.