1943年7月库尔斯克会战结束之后，科廷设计组及第9号工厂的设计师们就已经意识到了IS-1坦克需要安装更大的火炮。这种认识产生了两个效果：第一，限制装备85毫米火炮的IS-1型坦克的生产，直到为其装备火力更强的火炮；第二，为IS-1坦克改装100毫米BS-3或122毫米A-19火炮，并于1943年11月通过火力测试。
苏联IS-1坦克
测试表明，较小的100毫米BS-3火炮在穿甲方面效果更好，而较大的122毫米A-19火炮能够撕裂一辆被缴获的“豹”式坦克的前部装甲，也表现出了不俗的能力。最后，苏军选中了122毫米火炮，因为这种火炮的生产资源和弹药比较充裕，而100毫米火炮的供应短缺。炮筒最初安装时采用单膛炮口制退器，但当在一次测试中一门火炮发生爆炸，几乎对伏罗希洛夫元帅造成致命伤害后，改成了双炮膛制退器。
科廷并不满足于对IS-1坦克进行武器升级改进，他开发了装甲防御和机动性更好的IS-2型坦克。原来的台阶式的斜装甲板改成了低平式斜板，增加了防护力，同时又避免了因增加装甲厚度而带来的坦克重量的增加。新车体能够经受德国88毫米火炮从1000米外直射的穿甲弹攻击，而其自身的火炮能够在同样的距离击穿160毫米厚的装甲。为了避免因采用较重的122毫米火炮而造成的坦克失衡，苏联放弃了改进炮塔防护力的打算，而由于经费和时间方面的原因，也不再考虑重新设计新炮塔的可能。
IS-2重型坦克
实际上，IS-2坦克存在几个很大的缺陷，设计师们也很清楚。IS-2的作战性能受其射率低和贮弹量小的限制，射率每分钟仅2或3发，贮弹量只有28发。随着1944年D-25T火炮的引入，前一个缺陷部分得到了解决。作战实践还显示，122毫米火炮在600米以上的距离并不能击穿德军“豹”式坦克的斜装甲，而破片杀伤仍然对IS-2坦克装甲构成威胁。对前部装甲进行回火处理能大大提高其硬度，但这种做法过于复杂且成本太高，苏联没有采用。IS-2 坦克的这种缺陷只好一直保留着。令人啼笑皆非的是，1944年后期，苏军在对付“豹”式坦克时面临的困难竟被德军在无意间部分解决了。由于缺少锰钢，德军坦克的装甲板换成了高碳镍合金钢，而这种钢板比较脆弱，特别是在焊缝附近。
从1944年初开始，IS-2坦克配备给近卫重型坦克团使用。在装备IS-2坦克的部队中，第11近卫独立重型坦克旅是第一支参加实战的部队，那是在1944年4月继苏军在科尔孙—舍甫琴柯夫斯基围歼德军之后，发生在乌克兰南部地区的一次作战行动。在20天的战斗中，第72独立近卫坦克团仅损失了8辆IS-2坦克，却重创了德军，尽管苏军所宣称的摧毁德军41辆“虎”式和 “象”式坦克的数据有水分，可能有的认错了坦克类型。在这场战斗中，一辆IS-2坦克曾经受了“象”式坦克88毫米火炮从1500-2000米距离发射的5发炮弹的直接打击，最终是被其它“象”式坦克从700米处击毁的。其它损失的坦克有的是被击毁的，有的是因为发动机故障，这也验证了这样一种观点：即使最重的装甲坦克仍然有其脆弱的地方。
一名苏联军官站在路中指引一队IS-2重型坦克通过柏林市郊大街的画面
IS-2坦克参加的最值得一提的一个战例就是发生在1944年8月为建立通过环绕桑多梅日镇的维斯瓦河的桥头堡的战斗。这也是IS-2坦克第一次遭遇令人生畏的“虎王”坦克。在8月13日的作战中，第71独立重型坦克团用11辆IS-2坦克阻止了德军第501重型坦克团14辆“虎王”坦克的进攻。600米的交战距离，再加上战术运用得当，使苏军摧毁了4辆、击伤7辆“虎王”坦克，而仅损失3辆、损坏7辆IS-2坦克。这是非常值得称道的战绩，尽管苏军在战后分析报告中仍再次指出由于铸造质量不高致使IS-2坦克的装甲脆弱， 经不起从1000米外发射的炮弹攻击。
1945年4月的柏林，白俄罗斯第1方面军所属的IS-2坦克
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