Służba Do jednostek bojowych czołgi typu IS-3 trafiły w czerwcu 1945. W sierpniu 1945 oddziały te znalazły się w składzie wojsk, które zaatakowały japońską Armię Kwantuńską. Do bojowego użycia nowych czołgów w czasie II wojny światowej jednak nie doszło. Po wojnie stanowiły wyposażenie ciężkich dywizji pancernych. W działaniach bojowych radzieckie czołgi IS-3 wzięły udział jedynie podczas interwencji na Węgrzech w 1956, gdzie niektóre zostały zniszczone. Wycofano je z uzbrojenia dopiero na początku lat 90. XX wieku.
Polska zakupiła na przełomie 1946/1947 r. 2 egzemplarze czołgu IS-3 (numery fabryczne: 703.604A81 oraz 703.605A58). Miały one posłużyć do zapoznania polskich czołgistów z nowym sprzętem. Istniały plany wprowadzenia tych czołgów na wyposażenie polskiej armii. Szybko jednak z tego zrezygnowano. Pojazd o numerze fabrycznym 703.605A58 był ulubionym czołgiem marszałka Rokossowskiego. W latach 50. XX w. stanowił główną atrakcję organizowanych w Warszawie parad wojskowych. W latach 70. trafił na poligon do Orzysza, gdzie służył jako cel ćwiczebny. Jego wrak w latach 90. został ponownie sprowadzony do Warszawy i umieszczony w Forcie Czerniakowskim, gdzie przeszedł zewnętrzny remont. Obecnie prezentowany jest w Muzeum Polskiej Techniki Wojskowej w Warszawie.