Вагоны модели 81-540.8/541.8 в процессе эксплуатации показали ряд недочетов в увеличенной кабине головных вагонов. В первую очередь, это была ограниченная обзорность из-за стойки дверей аварийного выхода. Кроме того, возникали определенные трудности во время остановки состава на станции закрытого типа, так как планка уровня головного вагона из-за увеличенной кабины при остановке оказывалась практически у второго окна.

В связи со всем этим ЗАО «Вагонмаш» при содействии дизайнерской фирмы «Автокомпозит» начали разрабатывать новую композитную маску для головных вагонов. В начале осени 2006 года были выпущены первые головные вагоны. Маски этих вагонов были изготовлены в размерах классических вагонов 81-717. Было решено организовать аварийный выход в правой части маски в виде полудверцы, которая открывалась только при выбивании лобового остекления. Благодаря такому решению, существенно улучшился обзор машиниста. Первые головные вагоны 81-540.2 были окрашены в традиционный серо-синий цвет, декорированы алюминиевым молдингом и водоотводными желобками. Верхняя треть лобового остекления головных вагонов имела тонировку, которая, правда, исчезла уже на следующей партии, вышедшей в 2007 году. Вагоны этой партии были окрашены в светло-синий цвет, а вместо молдинга провели белую крашеную полосу.

Выполняя заказ Киевского метрополитена в первые месяцы 2008 года были изготовлены 8 головных вагонов 81-540.2К, в которых изменили электрическую схему (по сравнению с 81-540.2). Однако по неизвестным причинам вагоны не были отправлены заказчику, и их на временное хранение их установили на территории Петербургского трамвайно-механического завод. В этих вагонах есть возможность управления поездом из задней кабины при поломке основной аппаратуры.