Разработка нового тяжелого танка для замены КВ весной 1942 г. стала по существу первым правительственным заданием Опытного завода. Тактико-технические требования на новую машину поступили из Главного бронетанкового управления Красной Армии. Их подготовила группа специалистов под руководством генерал-майора технических войск Б. М. Коробкова и генерал-майора танковых войск С. А. Афонина. В разработке проектного задания принял участие заместитель начальника ГАБТУ генерал-майор И. А. Лебедев. Это он три года назад поддержал проектировщиков принципиально новых танков с противоснарядным бронированием, трудившихся под руководством Ж. Я. Котина и М. И. Кошкина, смело взяв на себя ответственность за малоизученное дело. Человек решительный, носитель новейших идей, он поддерживал самые тесные отношения с танкоградцами. С ним можно было, вспоминают все, кто его знал, посоветоваться по любому техническому или организационному вопросу, каждый его приезд на завод буквально обогащал всех, кто с ним общался. За колоссальный интеллект и обширные специальные знания кировцы между собой называли генерала И. А. Лебедева «академиком танковых наук». Под руководством Ж. Я. Котина и главного конструктора Опытного завода А. С. Ермолаева над опытным танком ИС трудилась группа конструкторов: Е. П. Дедов, К. Н. Ильин, Б. А. Красников, М. И. Креславский, Г. Н. Москвин, Г. Н. Рыбин, Н. М. Синев, В. И. Таротько и многие другие специалисты.

Как уже не раз практиковалось в котинском коллективе, с самого начала проектирования разрабатывалось несколько вариантов танка, отличавшихся друг от друга в основном вооружением. Первоначально, за неимением более мощного орудия, проектировался 38-тонный танк с 76-мм пушкой Ф-34 и боекомплектом 80 выстрелов. Этой опытной машине была присвоена марка ИС-1. Одновременно проектировался и тут же строился второй опытный образец, получивший марку ИС-2 и вооруженный 122-мм короткоствольной пушкой-гаубицей У-П. Для первых вариантов танка ИС использовались пятикатковые шасси, сконструированные по типу КВ-13. Оба варианта тяжелого танка имели 120-мм броню в лобовой части корпуса, на башнях стояла 100-мм броня, а на бортах — толщиной до 90 мм. Корма прикрывалась 60-мм броневым листом. Очертания корпуса и общую компоновку танка проектировщики позаимствовали от КВ-13. От этого же танка на ИС перешли литые, плавно обтекаемые формы лобовых деталей корпуса, а также литая подбашенная коробка. В центре выступающей вперед лобовой части корпуса разместили отделение управления, доступ в которое был через люк башни. Для механика-водителя, как и на КВ-13, оборудовали лючок для наблюдения, закрывавшийся выдвижной броневой крышкой с защитным стеклоблоком.

Справа от механика-водителя помещался курсовой пулемет, а за сиденьем имелся в днище запасной люк на случай аварийного выхода из танка.