В конце 1944 года группа конструкторов во главе с Л.Н. Духовым и М.Ф. Балжи сконструировала танки ИС-3 с совершенно новой формой сварного корпуса. Броневые плиты были установлены под большими углами наклона к вертикали и продольной оси, образуя в передней части так называемый «щучий нос». Толщина лобовых листов осталась той же, что и на ИС-2, зато защита башни и бортов намного увеличилась. Нижние бортовые грани корпуса выполнены скошенными. Литая башня полусферической формы имела планетарный механизм поворота с ручным и электроприводами. За счет некоторого уменьшения клиренса и отсутствия командирской башенки общая высота танка уменьшилась на 30 см по сравнению с ИС-2. Благодаря таким конструктивным решениям удалось существенно повысить защищенность танка без значительного увеличения его массы.

На танке ИС-3 была улучшена система управления огнем: теперь командир танка имел независимый от наводчика механизм горизонтальной наводки башни. Это уменьшило время переброски пушки на цель, обнаруженную командиром. Новая установка зенитного крупнокалиберного пулемета ДШК позволяла вести огонь по самолетам как заряжающему, так и командиру. Командир для наблюдения пользовался перископическим прибором ТПК-1, установленным в крыше его люка. Механик-водитель располагался по оси корпуса и имел свой люк-лаз с крышкой со смотровыми приборами, отодвигавшийся в сторону. В силовом отделении устанавливался двигатель В-11-ИС. Ходовая часть и трансмиссия перешли без изменений от ИС-2.

Танк прошел испытания в конце 1944 года и поступил в производство, причем производство ИС-2 не снижалось. С января 1945 года он стал поступать в войска. ИС-3 являлся последним советским танком, принятым на вооружение в ходе Великой Отечественной войны. Участия в боевых действиях в Европе он не принимал. ИС-3, впервые показанные на совместном параде союзников в Берлине в июне 1945 года произвел сенсацию. Это была действительно выдающаяся машина.

ИС-3 много лет состоял на вооружении Советской Армии. В конце 50-х годов он прошел модернизацию. Вес его возрос до 49 тонн.