При разработке установка получила заводское обозначение «объект 241». Ведущим конструктором был назначен Г.Н.Москвин. Опытный образец изготовили в октябре. В течение нескольких недель САУ проходила испытания на НИБТПолигоне в Кубинке и АНИОПе в Гороховце. 6 ноября 1943 года постановлением ГКО новую машину приняли на вооружение под обозначением ИСУ-152, а в декабре началось ее серийное производство.

Компоновка ИСУ-152 принципиальными новшествами не отличалась. Боевая рубка, изготовленная из катаных броневых листов, устанавливалась в передней части корпуса, объединяя в один объем отделения управления и боевое. Моторно-трансмиссионное отделение находилось в кормовой части корпуса. Носовая часть корпуса на установках первых выпусков изготавливалась литой, на машинах последних выпусков имела сварную конструкцию. Количество и размещение членов экипажа были такими же, как и у СУ-152. Если экипаж состоял из четырех человек, то обязанности заряжающего выполнял замковый. Для посадки экипажа в крыше рубки имелись два круглых люка в передней части и один прямоугольный в кормовой. Все люки закрывались двухстворчатыми крышками, в верхних створках которых были установлены приборы наблюдения МК-4. В лобовом листе рубки располагался смотровой лючок механика-водителя, закрывавшийся броневой пробкой со стеклоблоком и смотровой щелью.

Одна из первых серийных ИСУ-152 на полигоне. 1944 год

ИСУ-152 на одной из площадей освобожденного Львова. 27 июля 1944 года

Сама по себе конструкция боевой рубки принципиальным изменениям не подверглась. Из-за меньшей ширины танка ИС, по сравнению с КВ, пришлось уменьшить наклон бортовых листов с 25° до 15° к вертикали, а наклон кормового листа ликвидировать совсем. Толщина брони при этом возросла с 75 до 90 мм у лобового листа рубки и с 60 до 75 мм у бортовых. Маска пушки имела толщину 60 мм, а впоследствии была доведена до 100 мм.

Крыша рубки состояла из двух частей. Передняя часть крыши приваривалась к передним, скуловым и бортовым листам. В ней, помимо двух круглых люков, делалось отверстие для установки вентилятора боевого отделения (посередине), которое снаружи закрывалось броневым колпаком, и также предусматривались лючок для доступа к заливной горловине левого переднего топливного бака (слева) и отверстие антенного ввода (справа). Задний лист крыши выполнялся съемным и крепился болтами. Следует отметить, что установка вытяжного вентилятора стала существенным достоинством ИСУ-152, по сравнению с СУ-152, в которой вытяжной принудительной вентиляции не было вообще и члены экипажа во время боя порой теряли сознание от скапливавшихся пороховых газов. Впрочем, по воспоминаниям самоходчиков, и на новой машине вентиляция оставляла желать лучшего — при открывании затвора после выстрела лавина густого порохового дыма, похожая на сметану, струилась из ствола орудия и медленно растекалась по полу боевого отделения.

Крыша над моторно-трансмиссионным отделением состояла из съемного листа над двигателем, сеток над окнами воздухопритока к двигателю и броневых решеток над жалюзи. В съемном листе имелся люк для доступа к узлам и агрегатам двигателя, закрывавшийся откидной крышкой. В задней части листа располагались два лючка для доступа к заправочным горловинам топливного и масляного баков. Средний кормовой лист корпуса в боевом положении привинчивался болтами, при ремонте он мог быть откинут на петлях. Для доступа к агрегатам трансмиссии в нем имелись два круглых люка, закрывавшихся откидными броневыми крышками. Днище корпуса было сварено из трех броневых листов и имело лючки и отверстия, закрывавшиеся броневыми крышками и пробками.

152-мм гаубица-пушка МЛ-20С обр. 1937/43 г. монтировалась в литой рамке, игравшей роль верхнего станка орудия, и защищалась литой же броневой маской, заимствованной у СУ-152. Качающаяся часть самоходной гаубицы- пушки имела незначительные отличия, по сравнению с полевой: были установлены откидной лоток для облегчения заряжания и дополнительная тяга к спусковому механизму, ручки маховиков подъемного и поворотного механизмов находились у наводчика слева по ходу машины, цапфы были вынесены вперед для естественного уравновешивания. Вертикальные углы наведения колебались в пределах от -3° до +20°, горизонтальные — в секторе 10°. Высота линии огня составляла 1800 мм. Для стрельбы прямой наводкой применялся телескопический прицел СТ-10 с полунезависимой линией прицеливания, для ведения огня с закрытых огневых позиций служила панорама Герца с удлинителем, объектив которой выходил из рубки через открытый левый верхний люк. При стрельбе в ночных условиях шкалы прицела и панорамы, а также прицельная и орудийная стрелки подсвечивались электрическими лампочками прибора «Луч 5». Дальность стрельбы прямой наводкой составляла 3800 м, наибольшая — 6200 м. Скорострельность — 2 — 3 выстр./мин. Орудие имело электрический и механический (ручной) спуски. Гашетка электроспуска находилась на ручке маховика подъемного механизма. На орудиях первых выпусков использовался механический (ручной) спуск. Подъемный и поворотный механизмы секторного типа крепились на кронштейнах к левой щеке рамки.

Командир 384-го гвардейского тяжелого самоходно-артиллерийского полка подполковник И.Малютин ставит задачу командирам батарей. 1-й Украинский фронт, Польша, г.Ченстохова, 17января 1945 года

Интерьер ИСУ-152 (вид в нос):

1 — передний левый топливный бак; 2 — тахометр; 3 — панорама Гэрца; 4 — пулеметные магазины; 5 — сумка для документов; 6 — кронштейн походного крепления орудия; 7 — амбразура для стрельбы из личного орудия; 8 — перископ; 9 — лента походного крепления орудий; 10 — радиостанция; 11 — сиденье командира; 12 — сиденье замкового; 13 — гаубица-пушка МЛ-20С; 14 — трос для натяжения гусеницы; 15 — ящик с радиолампами; 16 — ящик ЗИПа приборов наблюдения; 17 — телескопический прицел; 18 — подъемный механизм пушки; 19 — сиденье наводчика; 20 — поворотный механизм пушки; 21 — сиденье механика-водителя; 22 — аварийный люк; 23 — обогреватель (керогаз)

Боекомплект состоял из 21 выстрела раздельного гильзового заряжания с бронебойно-трассирующими остроголовыми снарядами БР-540, осколочно-фугасными пушечными и стальными гаубичными гранатами ОФ-540 и ОФ-530, осколочными гаубичными гранатами из сталистого чугуна О-530А. Бронебойнотрассирующие снаряды находились в нише боевой рубки с левой стороны в специальных рамках, осколочно-фугасные гранаты — там же, гильзы с боевыми зарядами в нише рубки в специальных рамках и в хомутиковой укладке. Часть гильз с боевыми зарядами размещалась на днище под орудием. Начальная скорость бронебойного снаряда при массе 48,78 кг составляла 600 м/с, на дальности 1000 м он пробивал броню толщиной 123 мм.