Общий вид двигателя В12-5 (спереди-слева) танка Т-10

В том же, 1957 году, на вооружение принимается и более глубокая модернизация танка Т-10М. Традиционно модернизация коснулась в первую очередь вооружения танка, на котором была установлена более мощная 122-мм пушка М-62Т2С (2А17).

Разработка пушки М-62 велась КБ завода № 172 (не путать с «шарагой» ОКБ-172) еще с начала 50-х годов, главный конструктор Цирульников М.Ю. Первый опытный экземпляр пушки М-62Т прошел заводские испытания летом 1953 года. Для самоходных установок была создана модернизированная пушка М-62С. Летом 1955 года прошел заводские испытания опытный образец стабилизированной в двух плоскостях пушки М-62Т2С. Первые три пушки М-62Т2С со стабилизаторами «Ливень» 1 ноября 1955 г. были отправлены на ЛКЗ для установки в танк об.272 (Т-10М). Первая малая серия (21 шт.) пушки М-62Т2С была выпущена заводом «Баррикады» в 1957 году.

Ствол пушки состоял из трубы, скрепленной кожухом, казенника, муфты, дульного тормоза и эжекционного устройства. Затвор горизонтальный клиновой с полуавтоматикой механического (копирного) типа. При выстреле цилиндры противооткатных устройств откатывались вместе со стволом. Длина отката нормальная 490-520 мм, предельная 560 мм. Боекомплект 30 выстрелов. Подъемный механизм секторного типа. Прицел пушки перископный со стабилизированным в двух плоскостях полем зрения Т2С-29-14 и ночной прицел ТПН-1, кроме того, имелся и боковой уровень для стрельбы с закрытых позиций.

Пулеметное вооружение Т-10М состояло из двух 14,5-мм пулеметов КПВТ, один из которых был спарен с пушкой, а другой, зенитный, установлен на башне танка.

В танке Т-10М был установлен двигатель В12-6, в который по сравнению с В12-5 были внесены некоторые изменения в конструкцию картера, коленчатого вала и т.д. Мощность В12-6 составляла 750 л.с. при 2100 об./мин.