Обстрел шин пятью пулями калибра 9 мм (10 пробоин) показал, что без подачи воздуха давление в них падало на 0,5 кг/см2 за 3 мин, а при работе компрессора поднималось до 3 кг/см2 за 8 мин. При большем количестве пробоин система была способна сохранять внутреннее давление в камерах или, в крайнем случае, замедлять его снижение на время, достаточное для выполнения задания и выхода машины из боя. Разумеется, это не могло относиться к шинам, разорванным попаданием или взрывом снаряда, что, впрочем, было бы смертельно и для самого БТРа.
В 1952 году началось производство зенитного бронетранспортера БТР-152А. До 1955 года было изготовлено 719 таких машин. Одновременно велись работы по созданию на базе БТР-152 более мощного средства борьбы с низколетящими целями. Речь идет о счетверенной установке 14,5-мм пулеметов Владимирова — ЗТПУ-4. В 1952 году были изготовлены два опытных образца бронетранспортера БТР-152Д с такой установкой.
Установка пулемета СГ-43 на курсовом вертлюжном кронштейне (магазин-коробка с лентой вставлена в корзину и закреплена по-боевому).
Прототип бронетранспортера БТР-152К. Судя по скобам на борту корпуса, предназначенным для крепления тента, эта машина просто переделана из серийного БТР-152В.
Испытания продолжались два года, но без особого успеха. В 1955 году доработанная ЗТПУ-4 на шасси БТР-152Д вновь проходила полигонные испытания и снова неудачно: отмечались плохая устойчивость при стрельбе, перегруженность и низкая живучесть ходовой части. Словом, БТР-152 для размещения большой и тяжелой установки ЗТПУ-4 явно не подходил. Все дальнейшие работы по БТР-152Д были прекращены как бесперспективные.
С 1952 года на бронетранспортере, получившем обозначение БТР-152Б, в передней части корпуса стала устанавливаться механическая лебедка.
В 1955 году начался выпуск БТР-152В (ЗИС-152В) — первого в мире серийного колесного бронетранспортера с шинами регулируемого давления. На машине были установлены двигатель ЗИС-123В, предпусковой подогреватель, воздушный компрессор повышенной производительности и система внешнего подвода воздуха к шинам. Серийное производство продолжалось с октября 1955 по 1959 год.
С 1955 по 1957 год выпускался БТР-152Е — зенитный бронетранспортер на базе БТР-152В. Это был аналог БТР-152А.
БТР-152В послужил базой при создании модификации БТР-152С, представлявшей собой подвижной командный пункт и машину связи с увеличенным по высоте бронекорпусом. Общая высота составила 2820 мм. На этих машинах устанавливалась радиостанция Р-118.
Бронетранспортеры БТР-152 проходят по Красной площади. Жалюзи радиаторов закрыты по-боевому. У второй, третьей и т. д. машин в шеренге откинуты верхние створки правых броневых дверей — так было легче визуально контролировать равнение. Москва, 7 ноября 1954 года.
В 1957 году наружный подвод воздуха к шинам был заменен внутренним, для водителя был установлен прибор ночного видения ТВН-2, был введен бензиновый насос повышенной производительности. Машина вместо радиостанции 10РТ-12 стала оснащаться более совершенной радиостанцией Р-113. Агрегаты двигателя и ходовой части были усовершенствованы и унифицированы с грузовым автомобилем ЗИЛ-157. Эта модификация бронетранспортера получила обозначение БТР-152В1. Ее серийное производство осуществлялось с 1958 по 1962 год.
Спустя два года на вооружение Советской Армии была принята очередная модификация бронетранспортера БТР-152, получившая обозначение БТР-152К. Этот бронетранспортер был создан на базе БТР-152В1 и отличался от него наличием броневой крыши корпуса вместо съемного тента. Крыша корпуса БТР над десантным отделением состояла из горизонтальных и наклонных листов, приваренных к бортовым листам, и трех броневых крышек продольного люка. На правом и левом скатах крыши имелись стеклоблоки Б-1 широкого обзора и по одному смотровому люку с крышкой. В десантном отделении установили нагнетатель. Для улучшения условий обитаемости был установлен отопитель отделения управления и десантного отделения и сопло обдува ветровых стекол. С целью сохранения боевой массы на уровне 8,95 т численность десанта сократили с 17 до 13 стрелков. Вертлюжные кронштейны 7,62-мм пулемета СГМБ были закреплены на крыше корпуса.
На базе БТР-152В1 выпускался бронетранспортер БТР-152С1. Фактически это была машина БТР-152С, но на новом шасси с внутренней системой подвода воздуха к шинам. Еще одной спецмашиной на этом шасси стал БТР-152И (ЗИЛ-152И) — машина управления на базе БТР-152В и БТР-152В1. Эта машина имела высокий закрытый корпус с рабочими местами операторов средств связи. Она оснащалась системами вентиляции и обогрева на стоянке. Серийное производство БТР-152И продолжалось с 1957 по 1962 год.