Техническим заданием определялось, что новый танк разрабатывается на базе серийных агрегатов и механизмов танка ИС-2. Лимит боевой массы устанавливался в 46 т. Броневая защита лобовой части корпуса должна была выдерживать обстрел немецкими 8 8-мм снарядами на всех курсовых углах, а башни — лобовой и бортовой проекций. Кроме того, конструкторам ЧКЗ, в соответствии с приложением к приказу, было необходимо проработать установку механического досылателя снаряда для пушки Д-25, компрессора для продувки канала ствола после выстрела, механизма плавного поворота башни, разработанного заводом № 100, пульта командирского управления огнем, 122-мм пушки Д-30, дымовых шашек типа МДШ и дополнительных топливных баков.
Желая заручиться поддержкой Верховного главнокомандующего по столь важному вопросу, В.А. Малышев и командующий БТ и МВ Красной Армии Я.Н. Федоренко 27 декабря 1944 года обратились к нему с письмом, изложив в нем суть вопроса. И.В. Сталин дал «добро» на создание новой машины.
Так родилась новая модель тяжелого танка — плод совместных усилий двух кировских конструкторских коллективов, разделить которые в принципе невозможно. До образования Опытного завода основной состав конструкторов работал в штате и на территории ЧКЗ и лишь позднее был частично переоформлен на Опытный завод. Однако и этот состав в большинстве своем находился и работал на основном заводе, продолжая выполнять проектные и производственные задачи на ЧКЗ.
Прослеживаемое по документам определенное противостояние или, что точнее, конкуренция между двумя этими коллективами является в основном результатом амбиций их руководителей.
Второй опытный образец танка ИС-3 (объект 703) 20 февраля 1945 года после предъявления военной приемке был отправлен в Москву. Несколько раньше — 12 февраля — на НИБТПолигон для испытаний обстрелом были отправлены два корпуса. Полигонные испытания проводились с 23 марта по 11 апреля 1945 года под руководством инженер-полковника А.И. Благонравова.
27 марта 1945 года был утвержден протокол мероприятий по устранению недостатков и улучшению конструкции танка. Спустя два дня И.В. Сталин подписал постановление ГКО № 7950 «О модернизации тяжелого танка ИС-2», в соответствии с которым на вооружение Красной Армии был принят тяжелый танк ИС-3. Приказ «Об утверждении технической документации на танк ИС-3», фактически дававший старт серийному производству, был подписан начальником Технического управления ГБТУ А.И. Благонравовым уже после окончания войны — 21 мая 1945 года. По состоянию на 24 мая на ЧКЗ были изготовлены 29 танков ИС-3, из которых только 17 машин прошли заводскую обкатку.
Танк ИС-3 находился в серийном производстве до середины 1946 года (в 1945 году какое-то время вместе с ИС-2). Стоимость одной машины в ценах тех лет составляла 350 000 рублей.
В некоторых источниках приводится другое число изготовленных танков ИС-3 — 2310 или 2311. В этом случае учитываются предсерийные танки, выпущенные до апреля 1945 года.