На изделии 701-0, изготовленном к маю 1944 года, устанавливалась 122-мм пушка Д-25Т. После внесения в его конструкцию необходимых изменений в мае — июне ЧКЗ изготовил еще две машины: 701-1 со 122-мм пушкой C-34-II и 701-2, на котором была установлена пушка С-34-1 калибра 100 мм с начальной скоростью бронебойного снаряда 800 м/с. Боекомплект состоял из 30 выстрелов. Толщина брони лобовых и бортовых листов башни и корпуса была одинаковой и не превышала 160 мм. 12-цилиндровый дизельный двигатель В-12 мощностью 750 л.с. позволял 55,9-тонной боевой машине развивать скорость 43 км/ч. Экипаж состоял из 4 человек. Танк 701-3 был аналогичен предыдущему образцу во всем, за исключением толщины и угла наклона подкрылков.
Испытания обстрелом корпусов и башен танков 701-2 и 701-3 проводились в августе 1944 года. В выводах комиссии отмечалось: «Бронирование нового танка обеспечивает полную защиту от 75-88-мм орудий с начальной скоростью снаряда до 1000 м/с со всех дистанций при курсовых углах 60 градусов по корпусу, а по башне 30 градусов».
В сентябре 1944 года начались заводские испытания танка 701-4 с улучшенной трансмиссией. На объекте 701-5 поставили 122-мм пушку Д-25Т и увеличили толщину брони башни. Масса танка возросла до 58,5 т. Вариант 701-6 получил армейское обозначение ИС-4 и 29 апреля 1946 года был принят на вооружение Советской Армии.
Корпус его сваривался из броневых листов большой толщины, а литая башня имела переменную толщину стенок с развитыми скуловыми и лобовыми деталями. Лобовая и бортовая броня корпуса и башни не пробивались зарубежными противотанковыми пушками с дальностью 1000 м, а кормовой лист корпуса имел такую же толщину, как и лоб башни танка ИС-2.
Механик-водитель размещался впереди по оси машины. Над его сиденьем имелся небольшой круглый люк, закрываемый отодвигающейся в сторону крышкой. В крышке люка устанавливались два смотровых прибора, которые необходимо было снимать перед открыванием люка. Сиденье механика-водителя регулировалось по высоте и могло устанавливаться в боевое положение при закрытом люке, и в походное — при открытом.
Передняя часть башни танка закрывалась съемным броневым листом, крепившимся болтами. Люк, закрываемый этим листом, предназначался для монтажа и демонтажа пушки. В задней части крыши башни располагались слева — люк командира танка с крышкой, справа — люк заряжающего с крышкой. В крышках люков и левой части крыши находились смотровые приборы, причем в крышке люка командира — перископический смотровой прибор ТПК-1.
Вращение башни осуществлялось механизмом поворота, имевшим два привода: ручной и электрический. Планетарный блок механизма поворота допускал раздельную и совместную работу этих приводов без каких-либо переключений.
Пушка Д-25Т калибра 122 мм была спарена с 12,7-мм пулеметом ДШК. На башне танка ставился на зенитной турели второй пулемет ДШК, снабженный коллиматорным прицелом К8-Т.
Для наведения пушки и спаренного пулемета применялся механизм поворота башни, секторный подъемный механизм и система командирского управления с электроприводом. Стрельба из пушки велась прямой наводкой с помощью телескопического шарнирного прицела ТШ-45, а с закрытых позиций — с помощью бокового уровня и угломерного круга на погоне башни.