На ИС-1 устанавливалась 85-мм пушка Д-5Т (или Д-5-Т85) с длиной ствола 48,8 калибра (по другим данным – 52 калибра). Масса пушки – 1530 кг. Вертикальная наводка – в пределах от – 5° до +25°. Пушка имела клиновой затвор и полуавтоматику копирного типа. Противооткатные устройства пушки состояли из гидравлического тормоза отката и гидропневматического накатника и располагались над стволом: с правой стороны – накатник, с левой – тормоз отката. Выстрел из пушки производился с помощью электроспуска, кнопка которого находилась на рукоятке маховика подъемного механизма.
В танке устанавливались три 7,62-мм пулемета Д Т: из них два – в башне и один курсовой – в корпусе. Один из пулеметов, размещенных в башне, был спарен с пушкой, другой – смонтирован в шаровой установке в кормовом листе. Курсовой пулемет жестко закреплялся параллельно оси танка в вваренном в корпус патрубке.
Для ведения стрельбы прямой наводкой из пушки Д-5Т и спаренного с ней пулемета применялись телескопический прицел 10Т-15 и перископический прицел ПТ4-15. Для стрельбы по закрытым целям пушка оборудовалась боковым уровнем. На кормовом пулемете предусматривалась установка снайперского оптического прицела типа ПУ.
Боекомплект ИС-1 состоял из 59 выстрелов (унитарные патроны 53-УО-365 с осколочной гранатой и 53-УБР-365 с бронебойно-трассирующим снарядом) и 2520 патронов к пулеметам. Выстрелы укладывались в башне, в корпусе сзади передних топливных баков, в подбашенной коробке и в ящиках на днище боевого отделения.
На танке ИС-2 устанавливалась 122-мм пушка Д-25Т с длиной ствола 48 калибров (с дульным тормозом). Масса пушки 2420 к г. Предельная длина отката 570 мм, вертикальная наводка от – 3° до +20°. Затвор клиновой, с полуавтоматикой механического типа. Пушки первых выпусков имели поршневой затвор, заимствованный у 122-мм корпусной пушки А-19. Противооткатные устройства пушки Д-25Т такого же типа, как и у Д-5Т, были лишь несколько удлинены с целью уменьшения разогрева жидкости при стрельбе. Выстрел производился с помощью электроспуска или, в случае его неисправности, ручным механическим спуском.Помимо трех пулеметов Д Т, расположенных как на ИС-1, на части танков ИС-2 на кронштейне, закрепленном на подвижном погоне командирской башенки, размещался 12,7-мм пулемет ДШК обр. 1938 года.
Танк ИС-2 оснащался телескопическим прицелом 10Т-17 или ТШ-17 и перископическим прицелом ПТ4-17. С весны 1944 года вместо прицела ПТ4-17 устанавливался прибор наблюдения МК-IV.
Боекомплект пушки Д-25Т состоял из 28 артвыстрелов раздельного заряжания 53-ВОФ-471 с осколочно-фугасными снарядами и 53-ВБР-471 с бронебойно-трассирующими. Боекомплект пулеметов ДТ – 2331 патрон, пулемета ДШК – 250 патронов. Все снаряды находились в кормовой нише башни в четырех укладках, а снарядные гильзы – в башне, на бортах и днище боевого отделения и в подбашенной коробке.
Моторное отделение находилось за боевым и отделялось от него перегородкой. В середине его на кронштейнах устанавливался двигатель. По обе стороны от него, по бортам, находились: справа – топливный, слева – масляный баки; над ними – масляные радиаторы, а в передней части моторного отделения, по бортам, – воздухоочистители «мультициклон».