Кроме двух опытных танков, собранных на Кировском заводе и проходивших ходовые испытания в конце 1946-начале 1947 годов, на Ижорском заводе изготовили еще два броневых корпуса и две башни. Эти корпуса и башни испытывались обстрелом из орудий калибра 88, 122 и 128 мм на НИБТПолигоне ГАБТУ в Кубинке. Результаты испытаний легли в основу окончательного варианта бронирования нового танка. В течение 1947 года в КБ Кировского завода шла интенсивная работа по созданию проекта улучшенного варианта танка ИС-7. Проект многое сохранил от своего предшественника, но вместе с тем в него было внесено немало существенных изменений. Корпус стал немного шире, а башня - более приплюснутой. ИС-7 получил гнутые борта корпуса, предложенные конструктором Г.Н.Москвиным. Было усилено вооружение - машина получила новую 130-мм пушку С-70 с длиной ствола 54 калибра. Ее снаряд массой 33,4 кг покидал ствол с начальной скоростью 900 м/с. Новинкой для своего времени стала система управления огнем.
Прибор управления огнем обеспечивал наведение стабилизированной призмы на цель независимо от пушки, автоматическое приведение пушки к стабилизированной линии прицеливания при выстреле и автоматическое производство выстрела.
Разработка чертежей прибора осуществлялась КБ Кировского завода при консультации НИИ № 49, а завод № 212 Минсудпрома изготовил три образца прибора, один из которых проходил испытания и отладку в морском НИИ № 1.
Танк имел 8 пулеметов, из них два - КПВ калибра 14,5 мм. Один крупнокалиберный и два РП-46 калибра 7,62 мм (модернизированный послевоенный вариант пулемета ДТ) были установлены в маске пушки. Еще два РП-46 находились на надгусеничных полках, два других, повернутых назад, крепились снаружи по бортам кормовой части башни. Все пулеметы с дистанционным управлением. На крыше башни на специальной штанге устанавливался второй крупнокалиберный пулемет, оснащенный опробованным на первом опытном танке синхронно-следящим дистанционным электроприводом наведения, позволявшим вести огонь как по воздушным, так и по наземным целям без выхода из танка.
В целях повышения огневой мощи конструкторами Кировского завода в инициативном порядке разрабатывался строенный вариант (1х14,5 мм и 2х7,62 мм) зенитной пулеметной установки.
Боекомплект состоял из 30 выстрелов раздельного заряжания, 400 патронов калибра 14,5 мм и 2500 - 7,62 мм.
Для первых образцов ИС-7 совместно с НИИ артиллерийского вооружения разработали и изготовили в металле механизм заряжания с пневматическим приводом (25 атм.), имевший большие габариты.
Для нового танка на Кировском заводе разработали механизм заряжания по типу морских установок, имевший электропривод и малые габариты, что совместно с результатами испытаний башни обстрелом и замечаний комиссии ГАБТУ позволило создать более рациональную по снарядостойкости башню. Экипаж танка состоял из пяти человек, причем четверо размещались в башне. Командир - справа от орудия, наводчик - слева и два заряжающих сзади. Заряжающие управляли пулеметами, расположенными в корме башни, на надгусеничных полках и крупнокалиберным на зенитной установке.
В качестве силовой установки на новом варианте ИС-7 использовался серийный морской 12-цилиндровый дизель М-50Т мощностью 1050 л.с. при 1850 об/мин.
Для охлаждения двигателя впервые в отечественном танкостроении использовались эжекторы, изготовленные из фрезерованных броневых листов. Причем пять разных моделей эжекторов проходили предварительные испытания на стендах.
На танке был установлен инерционный сухой матерчатый воздушный фильтр с двумя ступенями очистки и автоматическим удалением пыли из бункера с использованием энергии выхлопных газов.
Емкость мягких топливных баков, изготовленных из специальной ткани и выдерживавших давление до 0,5 атм., была доведена до 1300 л.
На новом танке был установлен вариант трансмиссии, разработанный в 1946 году совместно с МВТУ им. Баумана. Ходовая часть включала в себя семь опорных катков большого диаметра на борт и не имела поддерживающих роликов. Катки выполнялись двойными, с внутренней амортизацией. Для улучшения плавности хода были применены гидравлические амортизаторы двустороннего действия, поршень которых располагался внутри балансира подвески. Амортизаторы разрабатывались группой инженеров под руководством Л.З. Шенкера. Гусеница шириной 710 мм имела литые траки коробчатого сечения с резинометаллическим шарниром. Их применение позволило увеличить износоустойчивость и уменьшить шум при движении, но в то же время они были сложны в производстве.