Наведение пушки на цель в горизонтальной плоскости осуществлялось вращением башни с помощью планетарного механизма поворота, с электрическим и ручным бесступенчатым приводами. Максимальная скорость поворота — 12 град./с. Электропривод оборудовался системой командирского управления; командир мог, удерживая цель в поле зрения своего смотрового прибора, нажать на кнопку и повернуть башню в заданном направлении по кратчайшему пути. При совпадении линии визирования с осью канала ствола башня останавливалась. Вертикальную наводку пушки на цель производил наводчик ручным механизмом.
С пушкой был спарен 7,62-мм пулемёт ДТ, который использовался на всех типах советских танков и представлял собой танковый вариант пулемёта В.Дегтярёва. Масса пулемёта — 8,35 кг, скорострельность — 100 выстр./мин., начальная скорость пули — 840 м/с, ёмкость магазина — 63 патрона. В боекомплект входили 12 магазинов патронов калибра 7,62 мм. Они укладывались следующим образом: шесть — на днище башни, два — на крышках задних блоков укладки снарядов, четыре — на подкрылочных листах в передней части боевого отделения.
Для поражения воздушных и наземных целей на башне установили крупнокалиберный 12,7-мм пулемёт ДШК образца 1938 г. (или пулемёт ДШКМ образца 1938/ 1944 г.), имевший следующие ТТХ: масса — 34,5 кг, практическая скорострельность — 80 выстр./мин, максимальная дальность ведения огня — 7000 м, эффективная дальность огня — 3500 м, масса пули — 48 г, начальная скорость пули — 835 м/с, ёмкость ленты — 50 патронов. Стрельба велась с помощью коллиматорного прицела К8-Т, обеспечивающего ведение прицельного огня по целям, движущимся со скоростью 400 км/ч на высоте 400 м. Боезапас — 250 патронов. Каждая патронная лента укладывалась в магазин-коробку. В танке находилось пять таких магазинов-коробок.
В боекомплект ИС-3 также входили 25 гранат Ф-1 или РГ-42. Кроме того, в распоряжении экипажа имелось два пистолета-пулемёта ППС калибра 7,62 мм и 1000 патронов к ним.
В силовом отделении установили 12-цилиндровый дизельный двигатель В-11-ИС-3, четырёхтактный с рабочим объёмом 38 880 см³ и максимальной мощностью 520 л.с. при 2200 об/мин, который, по сути дела, являлся усовершенствованным двигателем В-2К, лишь с некоторыми изменениями, повышающими надёжность его работы. Запуск двигателя осуществлялся электростартёром СТ-700 или сжатым воздухом из двух баллонов ёмкостью по 5 л каждый.
В моторном отделении слева и справа от двигателя располагались четыре основных топливных бака коробчатой формы, сварные из листового железа, общей ёмкостью 450 л. Ещё четыре дополнительных бака — цилиндрических — поставили на корме. Они были также включены в систему питания. Ёмкостью каждого — 90 л.
В кормовой части танка находилось трансмиссионное отделение, где располагались главный фрикцион, коробка передач, планетарные механизмы разворота, тормоза и бортовые передачи. В надмоторной бронеплите имелся люк, открывающий доступ к двигателю, и вентиляционные окна. Сама плита крепилась на болтах, что позволяло при необходимости её снимать. Кроме того, доступ в силовое отделение облегчали два круглых кормовых люка.