Однако поспешность в проектировании и доводке, а также лихорадочная скорость, с которой они ставились на серийное производство, негативно сказались на качестве выпускаемых машин. В ходе эксплуатации ИС-2 выявились существенные конструктивные просчёты.
Колонна ИС-3 на параде союзников в Берлине в честь окончания Второй мировой войны проходит по Шарлоттенбургскому шоссе 7 сентября 1945 г. В составе колонны 52 танка выпуска 1945 г.
Особенно ненадёжной оказалась трансмиссия — коробка передач, главный фрикцион. Только 40 % выпущенных машин выдерживали сдаточные испытания с первого предъявления, остальные военная приёмка заворачивала на доработку. В духе того времени приказом по НКТП № 235 от 15 апреля 1944 г. даже указывалось, что если качество выпускаемой на ЧКЗ продукции не улучшится, то должностные лица завода будут привлечены к строгой ответственности.
Чтобы выправить ситуацию и повысить качество изготавливаемых ИС-2, руководство наркомата пошло на экстраординарные меры — с декабря 1943 г. каждый пятидесятый выпущенный танк должен был испытываться сдаточным пробегом на 300 км, а одна машина из месячной программы подвергаться гарантийному пробегу в 1000 км.
8 апреля 1944 г. вышло следующее Постановление ГКО №5583 «Об изготовлении опытного образца нового тяжёлого танка на Кировском заводе», посвящённое вопросам улучшения и модернизации ИС-2.
Кроме низкого качества изготовления танков, это постановление было вызвано также необходимостью принятия мер по усилению их броневой защиты. В начале 1944 г. анализ боевых повреждений этих машин показал, что литые лобовые листы корпусов пробиваются бронебойными снарядами 88-мм пушки «тигров» с дистанции 1000 — 1200 м, а 75-мм снарядами «пантер» — с дистанции 900 — 1000 м. Поэтому Главное бронетанковое управление (ГБТУ) потребовало существенно усилить броневую защиту ИС-2, чтобы лобовая часть корпуса и башни, а также бортовая броня подбашенной коробки не поражались ни с каких дистанций.
Можно сказать, что выход этого Постановления ГКО и есть отправная точка в истории танка, впоследствии названного ИС-3 («объект 703»), являющегося, по сути, результатом глубокой модернизации ИС-2.
18 апреля НКТП представил перечень мероприятий по улучшению качества танков ИС, который включал более двадцати пунктов, основными из которых являлись:
«1.а) Для усиления броневой защиты танка заменить существующую литую конструкцию носа танка катаной сварной, обеспечив непробиваемость его в рабочем положении (танка) бронебойными и подкалиберными снарядами из пушек танков «Пантера» и «Тигр» со всех дистанций.
б) Изменить конструкцию и увеличить толщину передней части башни, сделав её равнопрочной с носовой частью.
2. Обеспечить уплотнение кормового листа.
3. Изменить боеукладку.
4. Установить крупнокалиберный пулемёт для стрельбы по зенитным целям.
5. Установить подшипники качения цапф пушки.
6. Убрать топливные баки из отделения управления.
7. Усилить главный фрикцион».
В соответствии с этим документом, совместным приказом наркома танковой промышленности и командующего бронетанковыми войсками за № 333с/083с от 19 мая 1944 г. руководство ЧКЗ обязывалось провести работы по внесению в конструкцию танка ИС-2 необходимых улучшений, к 25 июня собрать два опытных образца модернизированного танка и две улучшенные самоходки ИСУ-152 на его базе с внесением в агрегаты этих машин всех предусмотренных изменений. Ведущим инженером проекта модернизированного ИС-2 был назначен М.Балжи.
Тяжёлый танк ИС-2 со спрямлённым лобовым листом корпуса, установленным под углом 60°, что существенно повышало бронестойкость танка
В работе по усилению защиты танка конструкторы ЧКЗ опирались на рекомендации ЦНИИ-48, занимавшегося тогда вопросами бронезащиты, принятые с учётом требований военных, с одной стороны, и технологических возможностей заводов — с другой. Предложенный ЦНИИ-48 вариант усиления носовой части корпуса реализовали сравнительно просто, заменив литую деталь на такую же, но из катаной брони толщиной 90 мм, поставив её с наклоном 60°.. Однако башня радикальному усилению бронезащиты — без резкого увеличения её массы — не поддавалась. Она была изначально спроектирована и уравновешена для установки 85-мм пушки, а в ней требовалось разместить гораздо более тяжёлую — 122-мм. Пришлось башню проектировать заново.