На базе шасси танка ИС выпускались самоходные установки, которые заменили собой машины на базе шасси танка КВ. Как и прежде, новые СУ были созданы в КБ Котина на заводе «Уралмаш» в Челябинске. Поскольку принципиальные проблемы были решены еще при создании СУ-152, новые самоходки удалось сделать довольно быстро. Первые прототипы были готовы всего через несколько недель после начала работы. В качестве вооружения самоходки планировали использовать 152,4-мм гаубицу-пушку образца 1937/43 года (М-20С) и 122-мм корпусную пушку образца 1931/43 года. В 1944 году на шасси установили еще более мощную 152,4-мм пушку БЛ-8. Вооруженная таким образом самоходка называлась СУ-152БМ. Предпринимались попытки установить сверхтяжелые пушки. Например, появилась СУ-12, вооруженная 203-мм гаубицей. Боевая масса этого колосса достигала 50 тонн.Прототип самоходки, вооруженной 122-мм орудием, носил обозначение ИСУ-249 («изделие 249»). Первый прототип получил 122-мм пушку образца 1931/43 года (А-19), позднее стали использовать 122-мм пушку образца 1943 года (Д-25С). Машину рекомендовали к серийному производству еще до того, как пушка Д-25С была принята на вооружение. Это говорит о той необходимости, которую ощущали в подобных машинах на фронте. До конца 1943 года успели собрать 35 ИСУ-152 и ИСУ-122 («изделие 249»). В 1944 году появились варианты ИСУ, вооруженные другим орудием. ИСУ-122БМ оснащалась 122-мм пушкой БЛ-7 со стволом длиной 60 калибров (6220 мм).Испытывались прототипы ИСУ-122Э и ИСУ-130, последняя ИСУ вооружалась 130-мм пушкой. Если на ИСУ-152 устанавливали стандартную гаубицу-пушку МЛ-20С, то на ИСУ-122 стандартную пушку А-19 заменили танковой модификацией Д-25С. Танковую пушку легко опознать по двухкамерному дульному тормозу и укороченному стволу (43 калибра у Д-25С вместо 46,3 калибров у А-19). Пушка устанавливалась в наружной шаровидной маске и весила 2365 кг. Скорострельность всего 2-3 выстрела в минуту из-за использования раздельных боеприпасов. Максимальная дальность стрельбы до 8000 метров, дальность прямого выстрела 700-1000 м. Бронебойный снаряд развивал начальную скорость 781 м/с (800 м/с у А-19), масса снаряда 25 кг. На дистанции 500 метров бронебойный снаряд пробивал броню толщиной 155 мм, а на дистанции 1000 метров - 145 мм.Самоходки ИСУ-152 и ИСУ-122 весили 45,5 и 46 тонн соответственно, несли толстую броню и обладали достаточной мобильностью. Они поступали на вооружение полков тяжелой самоходной артиллерии в составе механизированных и танковых корпусов. Осенью 1944 года началось формирование бригад тяжелой артиллерии по три полка в бригаде. Полки и бригады применяли в наступлении для поддержки действий танковых и пехотных частей. Выпуск ИСУ-152 и ИСУ-122 шел следующими темпами:
| Год | Количество |
| 1943 | 35 |
| 1944 | 2510 |
| 1945 | 1530 |
| Итого | 4075 |
