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-152
В самом конце 1941 года Красная армия успешно провела несколько наступательных операций крупного масштаба. По результатам анализа этих боевых действий советскими командирами неоднократно высказывались пожелания иметь в своих руках мощное и мобильное средство огневой поддержки наступающих танков и пехоты. Выяснилось, что фугасное действие снаряда 76-мм танковой пушки у средних танков Т-34 и тяжёлых КВ-1 не является достаточным против мощных деревянно-земляных фортификационных сооружений, не говоря уже о железобетонных долговременных. Поскольку зимняя кампания 1941—1942 годов завершилась для СССР на оптимистичной ноте (вермахт был разбит под Москвой, удалось освободить Ростов-на-Дону, захватить ряд важных плацдармов в окрестностях потерянного Харькова), советское военное руководство планировало дальнейшее развитие этих успехов. Соответственно по ходу предполагаемых наступательных действий ожидалась встреча с долговременными фортификационными сооружениями противника и возникла необходимость в мощной машине огневой поддержки для их разрушения — «истребителе ДОТов». До начала Великой Отечественной войны Красная армия получила на вооружение такую специализированную машину — тяжёлый танк КВ-2, вооружённый 152-мм гаубицей М-10. Однако выпуск КВ-2 был прекращён в июле 1941 года, несколько позже сняли с производства и 152-мм гаубицу М-10, а потери уже выпущенных машин были таковы, что к началу 1942 года уцелели считанные единицы КВ-2. Кроме того, КВ-2 обладал рядом серьёзных конструктивных недостатков, низкой надёжностью своих узлов и агрегатов (особенно трансмиссии) и был перегружен — ещё в Зимнюю войну отмечалось, что танки КВ вязнут в глубоком снегу. В итоге необходимость новой машины такого класса не вызывала сомнений.