Весь 1944 рік Челябінський Кіровський завод випускав важкі танки ІС-2 і самохідки на їх базі, а Досвідчений завод широким фронтом вів нові дослідження, працюючи відразу над трьома зразками важких танків, умовно назвавши їх ІС-3, ІВ-4 і ІС-5 (об’єкти 244, 245 і 248). Всі роботи на Дослідному заводі проводилися під керівництвом головного конструктора А. С. Єрмолаєва, а на серійному заводі конструкторів, теж прагнули працювати творчо, очолював головний конструктор Н. Л. Духів.
Не дивно, що між двома досить сильними, що набрали досвід колективами, які працювали під загальним керівництвом Я. Ж. Котіна, розгорілося досить жорстке змагання. Прагнучи до самостійності, конструктори серійного заводу отримали свою нумерацію об’єктів, що починала з цифри 701. Ось цей «об’єкт 701» і став першим зразком нового важкого танка, разрабатывавшегося під керівництвом Н. Л. Духова.
Таким чином, на Дослідному заводі розроблявся важкий танк — об’єкт 244, а на серійному заводі теж важкий танк — об’єкт 701. Передував їм важкий танк ІС-2, на думку конструкторів і танкістів, мав істотний недолік — малий боєкомплект до гармати: всього 28 пострілів. Для порівняння КВ-85 мав 59 пострілів, а КВ-1С -114. Але як розмістити в тісному танку побільше пострілів роздільного заряджання, якщо обсяг кожного з них значно перевищує обсяги 76 – і 85-мм боєприпасів?
Роздумуючи над цим, конструктори вирішили спробувати забезпечити такі ж вражаючі дії снаряда, які мала 122-мм гармата ІС-2, але в меншому калібрі, за рахунок підвищення початкової швидкості снаряда чи інших якісних показників. Тому перший дослідний зразок танка (об’єкт 244) умовно назвали ІС-3. Його оснастили вдосконаленої гарматою калібру 85 мм Д — 5Т85-БМ. Останні дві літери розшифровувалися «великої потужності». Другий зразок (об’єкт 245), умовно названий ІС-4, був оснащений танкової 100-мм гарматою Д-1 ВІД, а третій (об’єкт 248), умовно названий ІС-5, мав більш потужну 100-мм гармату З-34.
Для характеристики обсягів дослідно-конструкторських робіт, виконаних Дослідним заводом у 1944 військовому році, слід сказати, що паралельно з розробкою, виготовленням та випробуванням трьох прототипів ІС-3, ІВ-4 і ІС-5 були створені ще два досвідчених перспективних зразка танка (252 об’єкти і 263), відомих під індексом ІС-6.
Обидва ці зразка були оснащені однаковим бойовим відділенням з 122-мм гарматою Д-30, боєкомплект до якої становив 30 пострілів роздільного заряджання. Але основні оригінальні рішення, проверявшиеся на цих танках, ставилися до елементів шасі. На об’єкті 252 досліджувалася моторно-силова установка з двигуном В-12-5 підвищеною до 515 кВт (700 л. с.) потужності і з механічною трансмісією, а також нова ходова частина з опорними катками збільшеного діаметру і без підтримуючих катків. А на об’єкті 253, при тому ж двигуні-12-5, встановили електричну трансмісію постійного струму напругою 500 У.
Одночасно з досвідченими машинами на базі важких танків створювалася і випробовувалася широка гамма досвідчених зразків самохідних артилерійських установок із застосуванням знарядь різних калібрів.
З знаряддям калібру 152 мм було створено два зразка: ІСУ-152-1 (об’єкт 246) з гарматою БЛ-8, мала початкову швидкість бронебійного снаряда 800 м/с замість 600 м/с у ІСУ-152, з боєкомплектом 21 постріл, і ІСУ-152-2 (об’єкт 247), озброєна гарматою БЛ-10 152 мм з укороченим стволом (початкова швидкість снаряда теж 800 м/с).
З знаряддям калібру 122 мм теж було виготовлено два зразка: ІСУ-122-2 (об’єкт 249) з танковою гарматою Д-25С та ІСУ-122-3 або ІСУ-122-БМ (об’єкт 251) з морською гарматою С-26-1, що забезпечує 25-кілограмовому снаряду початкову швидкість 1000 м/с. В ті часи ні на одному танку світу або самохідної артилерійської установки не ставилося знарядь, здатних повідомляти снарядів таку початкову швидкість.
Розробки об’єктів 246, 247, 250, 251 були спрямовані на підвищення могутності озброєння, збільшення дуловою енергії снаряда. Позитивний ефект досягався збільшенням габаритів артилерійської системи, що погіршувало умови роботи екіпажу і, як наслідок, знижувало скорострільність. При цьому неминуче збільшення вильоту стовбура знаряддя вперед ускладнювало рух машини по пересіченій місцевості і особливо в обмежених умовах міста або в лісі.
Враховуючи ці недоліки, об’єкти 246, 247, 250, 251 не приймалися на озброєння бронетанкових військ. Винятком з’явився об’єкт 249 — ІСУ-122-2, відрізнявся від прийнятої раніше на озброєння САУ ІСУ-122 заміною гармати А-19 з поршневим затвором на танкову гармату Д-25С з клиновим затвором, дульним гальмом і меншими габаритами казенної частини. Внаслідок такої заміни розміщення екіпажу в бойовій рубці стало значно зручніше, що дозволило майже в два рази підвищити скорострільність, довівши її до 3-4 пострілів в хвилину.
Загальною відмітною особливістю цих машин була установка зенітного кулемета.
За результатами випробувань САУ ІСУ-122-2 (іноді її називали ІСУ-122С) була прийнята на озброєння, поставлена на виробництво і широко застосовувалася на фронтах Великої Вітчизняної Війни.