Танк Т-54А являлся дальнейшим развитием танка Т-54 в отношении повышения его огневой мощи. Он был разработан коллективом КБ Уралвагонзавода в Нижнем Тагиле, который возглавлял и.о. главного конструктора Л.Н. Карцев. ОКР по созданию среднего танка Т-54 со 100 мм пушкой Д10-ТГ и стабилизатором «Горизонт» была задана Постановлением СМ СССР от 14 апреля 1952 г. При проектировании танк имел обозначение «Объект 137Г».
Во второй половине 1952 г. на заводе № 183 было изготовлено 2 опытных образца, которые после проведения заводских испытаний были доработаны и в апреле 1953 г. переданы для проведения полигонных испытаний. По результатам полигонных испытаний министром обороны СССР Маршалом Советского Союза H. A. Булганиным 21 октября 1953 г. было принято решение об изготовлении установочной партии танков для войсковых испытаний.
Постановлением СМ СССР от 19 ноября 1954 г. танк был утвержден для серийного производства и ему была присвоена марка Т-54А. В январе 1955 г. заводом была изготовлена установочная партия танков Т-54А в количестве 50 машин для войсковой эксплуатации.
По результатам войсковых испытаний в конструкцию стабилизатора были внесены изменения. Приказом министра обороны СССР от 22 марта 1955 г. он был принят на вооружение Советской Армии. Серийное производство танка осуществлялось с 1955 г. по 1957 г. в Харькове (завод № 75), Омске (завод № 174) и Нижнем Тагиле (завод № 183).
Всего выпущено 4602 танка Т-54А.