В кормовой части танка находилось трансмиссионное отделение, где располагались главный фрикцион, коробка передач, планетарные механизмы разворота, тормоза и бортовые передачи. В надмоторной бронеплите имелся люк, открывающий доступ к двигателю, и вентиляционные окна. Сама плита крепилась на болтах, что позволяло при необходимости её снимать. Кроме того, доступ в силовое отделение облегчали два круглых кормовых люка.
Система охлаждения двигателя — жидкостная, с принудительной циркуляцией. Приток охлаждающего воздуха к радиаторам обеспечивался специальным вентилятором. При этом воздух охлаждал не только радиаторы, но и нагревающиеся узлы силовой установки. В систему охлаждения был встроен котёл для подогрева охлаждающей жидкости в зимнее время.
Воздух, поступающий в цилиндры двигателя, очищался воздухоочистителями «Мультициклон».
Силовая передача — механическая. Главный фрикцион — многодисковый, сухой, сталь по асбобакелиту. Коробка передач — восьмискоростная, с демультипликатором. Двухступенчатые планетарные механизмы поворота располагались на концах главного вала коробки передач. Блокировочные фрикционы планетарных механизмов поворота — многодисковые, сухие, сталь по стали. Тормоза — плавающие, ленточные, чугун по стали. Бортовые передачи — понижающие редукторы с шестерёнчатым и планетарным рядом.
Подвеска танка ИС-3 — независимая, торсионная из 12 балансиров, 12 торсионных валов, 12 кронштейнов и восьми упоров. Ходовая часть танка состояла из шести пар литых опорных катков. Направляющие колёса находились в передней части танка, зубчатые ведущие колёса располагались на корме. Каждая гусеница состояла из 86 литых или штампованных траков (минимальное число траков — 79), из которых 43 выполнялись с гребнем и 43 — без гребня. Они чередовались между собой и шарнирно соединялись пальцами. Гусеничная цепь могла также собираться из одних гребневых траков. Шаг трака — 160 мм, ширина — 650 мм. Верхняя часть гусениц лежала на трёх поддерживающих катках, которые имели диаметр меньший, чем опорные катки.
Система электрооборудования была выполнена по однопроводной схеме с рабочим напряжением 24 В. Источники питания — генератор мощностью 1500 Вт и четыре аккумуляторные батареи.
Инструменты и ЗИП хранились вдоль бортов корпуса в нишах между главной бронёй и листовыми заслонками. Спереди и сзади на корпусе имелись буксирные гаки, а на башне — поручни и скобы, служащие для крепления брезента, крупнокалиберного пулемёта, буксирных тросов и т.п. Снаружи устанавливались клаксон, фара и небольшие габаритные огни.
Схема укладки ЗИП внутри танка:
I — ящик ЗИП рации и ТПУ; 2— сумка для переносных ламп;
3— ящик для ЗИП электрооборудования; 4 — ящик для призм; 5—чехол для антенны; 6—сумка для документов; 7, 12, 18, 23, 25—стеллажи для гранат; 8 — медицинская аптечка; 9—сумка для магазинов к АК; 10—сигнальные флажки;
II — бачок для питьевой воды; 13—ведро; 14—огнетушитель; 15— сумка для сухих пайков; 16— ящик для сухих пайков; 17, 27—чехлы для АК; 19—пехотная лопата; 20—коробка для оптики ТВН; 21 —ящик для ЗИП прибора ТВН-2; 22—ручной экстрактор; 24 — кронштейн крепления ТВН-2; 26—пробойник; 28—ракетница; 29—ящик для ракет
МАССА, кг: 45 800 — 46 500.
ЭКИПАЖ, чел.: 4.
ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ, мм: длина с орудием — 9850, длина корпуса — 6900, ширина — 3200, высота — 2450, клиренс — 430 — 460.
ВООРУЖЕНИЕ: 122-мм пушка Д-25Т образца 1943 г., спаренный 7,62-мм пулемёт ДТ, 12,7-мм зенитный пулемёт ДШК; горизонтальный сектор обстрела орудия — круговой, вертикальные углы наводки — 2° — 19°, скорость вращения башни 8 — 12 град./с (электрический и ручной приводы).
БОЕКОМПЛЕКТ: 25 — 28 выстрелов, 250 патронов (5 лент) калибра 12,7 мм, 756 патронов (12 магазинов) калибра 7,62 мм, 1000 патронов к пистолету-пулемёту ППС, 25 ручных гранат Ф-1 или РГ-42, две дымовые шашки МДШ.
ПРИЦЕЛЫ И СМОТРОВЫЕ ПРИБОРЫ: телескопический прицел ТШ-17, четыре перископа МК-4. БРОНИРОВАНИЕ, мм: корпус: лобовые листы — 90 — 120, борта — 90, корма — 60, крыша — 35; башня — литая: лоб — 100 — 250, борта — 75 — 115, корма — 60, крыша — 30.
ДВИГАТЕЛЬ: дизель В-11,12-цилиндровый, V-образный, четырёхтактный, жидкостного охлаждения; диаметр цилиндров — 150 мм, ход поршня — 180 — 186,7 мм; рабочий объём — 38 880 см³, мощность — 520 л.с. при 1800 об/мин, масса двигателя — 900 кг.