ИСУ-152
6 ноября 1943 года постановлением Государственного комитета обороны новая САУ была принята на вооружение РККА под окончательным названием ИСУ-152. В том же месяце началось серийное производство ИСУ-152 на Челябинском Кировском заводе (ЧКЗ). В декабре 1943 года СУ-152 и ИСУ-152 ещё выпускались на ЧКЗ совместно, а со следующего месяца ИСУ-152 полностью заместила свою предшественницу СУ-152 на сборочных линиях. 
В процессе производства в конструкцию ИСУ-152 вносились незначительные изменения, направленные на повышение боевых и эксплуатационных качеств и снижение себестоимости машины. 
Ввиду большой загруженности ЧКЗ выпуском тяжёлых танков ИС-2 бронекорпуса для самоходок ИСУ поставлял Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ). 
В связи с нехваткой стволов гаубиц-пушек МЛ-20С с апреля 1944 года начался серийный выпуск САУ ИСУ-122, отличавшихся от ИСУ-152 только установленной артиллерийской системой (соответственно прицелом, боекомплектом и тенденциями в боевом применении) — вместо МЛ-20С в бронекорпус монтировались 121,92-мм пушки А-19С, которые в то время находились в избытке на складах вооружений. 
Во второй половине 1944 года был введён новый сварной нос корпуса из катаных бронеплит вместо одной цельнолитой детали, толщину бронемаски орудия увеличили с 60 до 100 мм. Также на САУ стали устанавливать 12,7-мм зенитный крупнокалиберный пулемёт ДШК и увеличили ёмкость внутренних и наружных топливных баков. Радиостанция 10Р была заменена на улучшенный вариант 10РК. 
С начала 1945 года на САУ стали устанавливать 12,7-мм зенитный крупнокалиберный пулемёт ДШК. Производство ИСУ-152 на ЧКЗ
СУ-122
В марте 1943 года по штату № 08/191 были сформированы ещё два САП, 1435-й и 1437-й, которые участвовали в боях на Западном фронте. Немногим позднее был сформирован 1439-й САП, направленный на Ленинградский фронт. Подготовленность и боевая сплочённость самоходно-артиллерийских подразделений на первых порах была невысокой, например, помощник командира 1434-го САП на совещании 18 мая говорил о командирах батарей, что те «управляют машиной так, как будто в полку лошади, а не орудия на гусеничной базе». Весной-летом 1943 года продолжилось формирование САП, но занимались этим уже не артиллеристы, а танкисты. И в результате уже отработанная и зарекомендовавшая себя тактика сменилась на прямо противоположную — по ходу боя САУ (как СУ-122, так и СУ-76) шли в первой линии, прикрывая собой танки. Часто практиковались атаки с использованием самоходок в качестве безбашенных танков вместо потерянной ранее «нормальной» материальной части. В ряде танковых частей тактическая грамотность командиров была настолько низкой, что в ответ рапортующим о прибытии для поддержки их частей самоходчикам заявлялось: «Для поддержки чего? Штанов?» В результате потери неприспособленных для боя в первой линии САУ (с узким сектором огня главного вооружения, без пулемётов и с недостаточными для таких задач бронированием и обзором) были велики. По ходу подготовки Курской битвы командование рассчитывало на СУ-122 как действенное средство против новой тяжёлой бронетехники противника, но реальные успехи самоходок на этом поприще оказались скромными, а потери большими. Но были и успехи, причём даже без использования кумулятивных снарядов:
…Гауптман von Villerbois, командир 10-й роты, был тяжело ранен во время этого боя. Его Тигр получил в общей сложности восемь попаданий 122-мм снарядов от штурмовых орудий на базе танка Т-34. Один снаряд пробил бортовую броню корпуса. В башню попало шесть снарядов, три из которых сделали лишь небольшие вмятины в броне, два других растрескали броню и откололи небольшие её кусочки. Шестой снаряд отколол огромный кусок брони (размером с две ладони), который влетел в боевое отделение танка. Вышла из строя электрическая цепь электроспуска пушки, приборы наблюдения были разбиты или выбиты с мест крепления. Сварной шов башни разошёлся и образовалась полуметровая трещина, которую невозможно было заварить силами полевой ремонтной бригады.
К моменту начала Курской битвы СУ-122 входили в состав САП смешанного состава по штату № 08/191. Самоходок всех типов было немного — на момент начала битвы Воронежский фронт располагал всего пятью самоходно-артиллерийскими полками, из которых три (два на СУ-122/СУ-76 и один тяжёлый на СУ-152) были приданы 6-й и 7-й армиям, а два (один на СУ-122/СУ-76 и один на трофейных САУ Marder III) входили в состав истребительно-противотанковых резервов фронта. 1-я танковая армия положенных ей по штату САУ не имела. Самоходные полки с СУ-122 приняли активное участие в боях Курской битвы с самого начала сражения — уже 5 июля 1943 года батареи 1440-го САП вступили в тяжёлые бои с немецкими войсками в районе села Черкасское, в частности с подразделениями элитной панцергренадерской дивизии «Великая Германия», усиленной полком новейших танков «Пантера». В ходе битвы Воронежский фронт постоянно пополнялся новыми войсками, в числе которых были и САП с СУ-122 — один в составе 10-го танкового корпуса и два в составе 5-й гвардейской танковой армии. Из числа последних, 1446-й САП принял участие в неудачном контрударе под Прохоровкой 12 июля 1943 года; самоходки полка, двигавшиеся в первых рядах наступавших войск, понесли тяжёлые потери — из 20 участвовавших в бою САУ сгорело 11 машин и было подбито ещё 6. Важную роль в действиях в обороне вооружённых СУ-122 САП занимала контрподготовка — стрельба по скоплениям личного состава и техники противника с закрытых позиций, удалённых на 4—12 км от линии фронта.