Тяжелый танк ИС-3 (объект 703) имел весьма совершенные для своего времени формы корпуса и башни с большими толщинами броневых листов. Лобовые листы корпуса были установлены в форме «щучьего носа» с двойным наклоном под большим углом к вертикали. Верхней части борта был придан обратный наклон, чтобы уместить широкий погон башни. Наклонные бронелисты в стыке бортов и днища позволили сократить общую площадь поверхности корпуса и за счет сэкономленного веса усилить бронезащиту. Кормовой лист корпуса для удобства доступа к агрегатам силовой передачи сделали откидным. Механик-водитель размещался впереди по оси машины. Над его сиденьем имелся люк с отодвигающейся в сторону крышкой, в которой устанавливался смотровой прибор. Перед открыванием люка его необходимо было снимать. За сиденьем водителя, в днище, размещался запасной люк.
Литая башня имела приплюснутую сферическую форму. В крыше башни находился большой овальный люк, закрываемый двумя крышками. В правой крышке ставился смотровой прибор заряжающего — МК-4, в левой располагался командирский люк наблюдения, закрытый круглой вращающейся крышкой, в которой был смонтирован смотровой прибор командира ТПК-1. Этот прибор предназначался для наблюдения за местностью, определения дальности до цели, для целеуказания и корректировки артогня. Развитой командирской башенки танк не имел. Еще один прибор МК-4, для наводчика, устанавливался в верхней части башни, слева по ходу.
Механизм поворота башни — планетарный, с ручным и электрическим бесступенчатыми приводами. Электропривод был оборудован системой командирского управления, командир мог, удерживая цель в поле зрения своего смотрового прибора, нажать на кнопку, установленную на приборе, и повернуть башню в заданном направлении по кратчайшему пути. При совпадении линии визирования с осью канала ствола башня останавливалась. Максимальная скорость поворота башни составляла 12 град./с.
122-мм танковая пушка Д-25Т обр.1943 г. с длиной ствола 48 калибров и спаренный с ней 7,62-мм пулемет ДТ были установлены в литой маске. Пушка снабжалась двухкамерным дульным тормозом и горизонтальным клиновым затвором с полуавтоматикой механического типа. Начальная скорость бронебойного снаряда равнялась 781 м/с. Прицельная дальность стрельбы с помощью телескопического прицела ТШ-17 составляла 5000 м, ас помощью бокового уровня — 15 000 м. Скорострельность 2—3 выстр./мин.
На крыше башни на турели находился зенитный 12,7-мм пулемет ДШК.
Боекомплект пушки состоял из 28 выстрелов раздельного заряжания, в том числе: 18 с осколочно-фугасными снарядами и 10 с бронебойными. Следует отметить, что для облегчения работы заряжающего укладки, предназначенные для размещения бронебойных снарядов, окрашивались в черный цвет, а остальные — в серо-стальной.