Как и все «пятьдесятчетверки», танк Т-54Б выпускался на заводе № 183 в Нижнем Тагиле, № 75 в Харькове и № 174 в Омске. С июля 1957 года по март 1959 года было изготовлено 1555 линейных танков Т-54Б.
На Т-54Б устанавливалась пушка Д-10Т2С с электрогидравлическим двухплоскостным стабилизатором СТП-2 «Циклон». Двухплоскостной стабилизатор позволил довести вероятность попадания в цель при стрельбе с ходу до 60 %. Управление пушкой и башней при включенном стабилизаторе осуществлялось с помощью пульта управления. В связи с этим была изменена конструкция механизма поворота башни. Угловые скорости наведения составляли: по вертикали 0,07 — 4,5 град./с; по горизонтали 0,07–15 град./с. При работе стабилизатора уменьшались углы вертикальной наводки пушки: снижения на 0,5°, возвышения на 3,5°.
С целью улучшения условий работы членов экипажа (прежде всего заряжающего) пол в боевом отделении был оборудован вращающейся платформой, установленной на шариковой опоре и имевшей сдающее звено. Это потребовало частично изменить расположение боекомплекта, число снарядов, в котором, правда, не изменилось.
Были введены активные приборы ночного видения: инфракрасный ночной прицел наводчика ТПН-1-22-11, ночной прибор командира ТКН-1 и механика-водителя ТВН-2. Для обеспечения их работы танк был оснащен ИК-прожекторами: Л-2, который крепился на орудийной маске, и ОУ-3 на командирской башенке. Приборы механика-водителя и командира были сменными (устанавливались вместо дневных), прицел наводчика устанавливался внутри башни стационарно левее дневного прицела ТШ-2Б-22, а его головка на крыше башни вместо перископа наводчика МК-4. Вместо дневного прибора наблюдения командира ТПК-1 был установлен прибор ТПКУБ.
Танк Т-54Б впервые в отечественном танкостроении был оснащен ОПВТ. В положении по-походному воздухопитающая труба укладывалась на левой надгусеничной полке.
На базе линейного танка выпускалась и командирская модификация Т-54БК, по составу дополнительного оборудования аналогичная Т-54АК.
В 1952–1953 годах в СССР в ходе испытаний ядерного оружия неоднократно проверялось воздействие поражающих факторов атомного взрыва на различные виды боевой техники, в том числе и на танки. Выяснилось, что танк полностью защищает экипаж от светового излучения и значительно ослабляет действие ударной волны и проникающей радиации. Однако же не все было так просто. Так, например, даже на очень большом расстоянии от эпицентра взрыва башню танка Т-54, застопоренную по-походному, разворачивало на 90°. При этом стопор башни выламывал зубья на погоне и танк становился полностью небоеспособным. В целом же испытания показали, что в радиусе 300 м от эпицентра ядерного взрыва мощностью 2-15 килотонн танки Т-54 выводились из строя, на больших расстояниях оставались исправными. Однако подопытные животные, находившиеся на местах членов экипажа, погибали от действия ударной волны на удалении до 700 м от эпицентра взрыва. На повестку дня встал вопрос о создании автоматической системы противоатомной защиты.
