Броневой корпус ИС-7 сваривался из катаных броневых плит различной толщины. Лобовая часть выполнялась из трёх листов с большими углами наклона по схеме «щучий нос» из 150-мм плит, борта для большей жёсткости сложной формы с обратным уклоном вверху изготавливались (не сваривались, а гнулись под прессом) из двух частей — верхних наклонных толщиной 150 мм и вогнутых внутрь нижних толщиной 100 мм. Кормовая часть состояла из нижней детали 100-мм толщины и сильно наклоненной 60-мм верхней детали. Штампованные крыша и днище имели толщину 30 и 20 мм, соответственно.

Башня танка — литая, четырёхместная, очень больших размеров, но невысокая и с большими углами наклона брони. Броня башни переменной толщины, от 94 мм в кормовой части башни до 210 при суммарном наклоне 51-60 градусов в лобовой, толщина маски орудия достигала 355 мм.

Основным вооружением танка являлась мощная 130-мм танковая нарезная пушка С-70 с длиной ствола 57,2 калибра и начальной скоростью 33,4-килограммового бронебойного снаряда 900 м/с разработанная на базе 130-мм морской корабельной пушки. Пушка имела вертикальный клиновой полуавтоматический затвор, оборудовалась однокамерным сетчатым дульным тормозом, системой управления огня и механизмом заряжания с электроприводом, по типу морских артиллерийских установок. Система управления огнём при ведении стрельбы автоматически наводила пушку в соответствии с положением прицела и производила выстрел. Боекомплект орудия составлял 30 выстрелов раздельно-гильзового заряжания с подкалиберными бронебойными и осколочно-фугасными снарядами, размещавшихся на полу боевого отделения и в надгусеничных нишах. Помимо пушки, вооружение ИС-7 составляли 8 пулемётов, из них два 2 — 14,5-мм КПВТ и 6 — 7,62-мм СГМТ. Один из КПВТ и два СГМТ были установлены в маске пушки, второй КПВТ устанавливался на турели на крыше башни, из оставшихся четырёх СГМТ, два крепились по бортам кормовой части башни для стрельбы назад и два — по бортам корпуса на надгусеничных полках для стрельбы вперёд. Все пулемёты, кроме спаренных с пушкой, оборудовались дистанционным электроприводом и наводились изнутри танка. Боекомплект пулемётов состоял из 400 14,5-мм патронов и 2500 7,62-мм.