Несмотря на обширный список переделок и большие затраченные средства — стоимость модернизации одной машины по программе УКН обходилась в 260 000 руб. — эксплуатационные характеристики танков так и не удалось довести до необходимых требований.
В конце 1950-х гг. ИС-3 вновь подверглись модернизации, после которой стали называться ИС-ЗМ. По сравнению с танками выпуска 1945 — 1946 гг. они получили более совершенные двигатель, систему подогрева, агрегаты трансмиссии и узлы ходовой части; дополнительно увеличили жёсткость корпуса. Основной задачей модернизации были подтягивание ИС-3 на уровень боевых машин того периода и максимально возможная унификация его узлов и агрегатов с современными танками.
Для увеличения жёсткости днища корпуса под коробкой передач приваривали накладку из броневой стали, а также планки, исключавшие обрыв крышек на днище танка при задевании о грунт. Улучшили уплотнение всех броневых листов кормовой части корпуса, а также крышек люков среднего откидного листа. Установили планки на кормовом листе и раскосы на днище. Постамент двигателя также усилили за счёт установки раскосов, косынок и планок.
Усилили подшипниковые узлы опорных катков и направляющих колёс, сальниковые уплотнения.
Изменили конструкцию устанавливаемых на корпус крыльев. Для большей жёсткости в листах переднего и заднего крыла сделали выштамповки (зиги). К передним крыльям добавили откидные подкрылки на петлях, к задним — прикрепили листы из прорезиненной ткани, защищавшие корпус от забрызгивания грязью.
Снаружи, в нижней части башни, стали приваривать специальный жёлоб, предотвращавший сток дождевой воды в открытый люк механика-водителя при вождении танка по-походному — с пушкой, повёрнутой назад.