פיתוח הטנק החל בסוף שנת 1944 והתבסס על לקחים שהופקו מהפעלתו הקרבית של הטנק IS-2. לטנק החדש היה שריון משופר וצריח יצוק בצורת חצי כדור. הצריח היה נמוך בכ-40 ס"מ לעומת הצריח של IS-2. השריון הקדמי עובה ל-200 מ"מ לעומת 120 ב-IS-2. עיבוי השריון לא הביא להעלאת משקל הטנק (לעומת IS-2) - הקטנת גובה הצריח פיצתה על עיבוי השריון.
הייצור של טנקי IS-3 נמשך תקופה קצרה יחסית ונפסק כבר בסוף 1946. בסך הכול יוצרו כ-2,300 טנקים.
בסוף שנות ה-50 של המאה ה-20 הוחזרו מרבית הטנקים למפעלים, שם עברו הסבה לדגם משופר יותר, אשר נקרא IS-3M. מטרת ההסבה הייתה התאמת טנקים אלו לרמתם של הטנקים החדישים (דאז) כמו T-54. בדגם החדש המקלעים הוחלפו בדגמים משופרים, הותקן מכשיר לראיית לילה לנהג, הוחלף סוג מנוע (אך הספק המנוע לא השתנה), הוכנסו שינויים במערכת סינון אוויר, משאבת שמן ידנית הוחלפה במשאבה חשמלית ועוד.
על בסיס טנק זה פותח טנק IS-7 שממנו נבנו מספר טנקים אך הוא לא הגיע לייצור סדרתי.
שימוש
טנקי IS-3 לא הספיקו להשתתף בקרבות של מלחמת העולם השנייה, כיוון שסדרת הייצור הראשונה הסתיימה במאי1945, כאשר פסקה הלחימה באירופה. לפי מספר מקורות גדוד אחד של טנקי IS-3 השתתף במלחמה עם יפן. הטנק התגלה לראשונה לעיניים מערביות ב-7 בספטמבר 1945 במצעד המשותף של בעלות הברית שנערך בברלין, לרגל סיום מלחמת העולם השנייה. הטנקים הללו הותירו רושם רב על הקצינים האמריקאים והבריטים שנכחו במצעד.
בצבא האדום שירתו טנקים אלו עד סוף שנות ה-60.[1] ביחידות שריון קדמיות הם הוחלפו בטנקי T-54. טנקי IS-3 הועברו ליחדות דרג שני ולאחר מכן הועברו לשימושן של יחידות מילואים במקרה של מלחמה כוללת.
לעומת הטנקים האחרים שיוצרו בברית המועצות לאחר מלחמת העולם השנייה הם לא סופקו למדינות ברית ורשה. שני הצבאות היחידים (חוץ מברית המועצות) בהם שירת טנק זה היו צבא קוריאה הצפונית וצבא מצרים (בשנים 1962–1967 קיבלה מצרים מברית המועצות כ-100 טנקים מסוג IS-3). לקוריאה הצפונית הטנקים סופקו רק לאחר מלחמת קוריאה, כך שהם לא הספיקו להשתתף בלחימה.
השימוש הקרבי היחיד בטנקי IS-3 היה במהלך מלחמת ששת הימים. כ-40 טנקים מסוג זה היו ברשותה של הדיוויזיה המצרית השביעית שנלחמה באזור רפיח. למרות השריון העבה שלהם והתותח האימתני לא הצליחו טנקים אלו להוות יריב של ממש לכוחות השריון הישראלים. טנקי פטון של חטיבה 7 הצליחו לפגוע ולהוציא משימוש כ-15 טנקי IS-3, שאר הטנקים נפלו לידי צה"ל בשלמותם לאחר שננטשו על ידי אנשי צוותיהם.
לאחר המלחמה השתמש צה"ל בכמה טנקי IS-3 כגררים לפינוי כלי הרכב המצריים שהושארו בסיני. עם פרוץ מלחמת ההתשה נמצא שימוש מקורי ל-4 טנקי IS-3. מטנקים אלו פורק המנוע ותיבת ההילוכים והם הוצבו במעוזי קו בר-לב כעמדות ירי נייחות. הטנקים הוצבו על משטחי בטון משופעים על מנת לאפשר הרמת תותח הטנק בזווית של 45 מעלות (במצב מאונך ניתן היה להרים את התותח של IS-3 בזווית של 22 מעלות בלבד). 2 מהטנקים הוצבו במעוז "אורקל" ושניים נוספים - במעוז בודפשט. הטנקים השתתפו בירי על הצד המצרי של התעלה במהלך המלחמה. במלחמת יום הכיפורים לא השתתפו הטנקים בעמדות אלו בשל היעדר תחמושת. התחמושת של הטנקים מקורה בשלל שנלקח במהלך מלחמת ששת הימים ולא היה מקור נוסף להספקת התחמושת.