Создание проекта нового тяжёлого танка под условным названием «Кировец-1» началось в конце лета 1944 года. Первая опытная партия тяжёлых танков ИС-3 покинула заводские цеха в мае 1945 года. Пушка снабжалась двухкамерным дульным тормозом и горизонтальным клиновым затвором с полуавтоматикой механического типа. Скорострельность 2—3 выстр/мин. Боекомплект пушки состоял из 28 выстрелов раздельного заряжания, в том числе 18 с осколочно-фугасными снарядами и 10 с бронебойными. На крыше башни, на турели находился зенитный 12,7-мм пулемёт ДШК. Запас хода — 340 км. Танк ИС-3 находился в серийном производстве до середины 1946 года (в 1945 году какое-то время вместе с ИС-2). ИС-3 поступали на вооружение тяжёлых танкосамоходных полков Советской Армии.

При разработке проекта танка ИС-3 были учтены выводы комиссии, которая исследовала во фронтовых условиях боевые повреждения, полученные танками в ходе Курской битвы. Обращало на себя внимание массовое поражение лобовых элементов корпуса и башни. Поэтому было принято решение проработать на базе танка ИС-2 новую конструкцию башни и корпуса для придания им обтекаемой формы и резко дифференцировать броневую защиту. В результате конструкторских работ наклон сваренных листов, особенно в передней части корпуса, был доведён до максимально возможного. Толстые 110-мм плиты лобовой брони располагались так, что образовывалась трёхскатная, конусообразная, вытянутая вперёд носовая часть, получившая название «щучий нос». Люк разместили в крыше над водителем, чего не было в танках ИС-1 и ИС-2. Отпала необходимость в сквозной смотровой щели в лобовой броне перед механиком-водителем — её заменили перископические смотровые приборы. Новые конструктивные формы брони обеспечили лучшую противоснарядную защиту. Новая, приплюснутая конструкция башни впоследствии использовалась, и в ИС-7, и Т-10, и также обеспечивала значительно лучшую снарядостойкость по сравнению с предыдущими версиями башен, устанавливаемых на советских танках.

ИС-3 имел классическую компоновку, с расположением моторно-трансмиссионного отделения в кормовой части, отделения управления — в лобовой, а боевого — в средней. Экипаж танка состоял из четырёх человек: механика-водителя, наводчика, заряжающего и командира.