posiadał system chłodzenia oraz nagrzewnicę. Pojemność głównego wewnętrznego zbiornika paliwa, została zwiększona do 920 litrów, co zaowocowało zwiększeniem zasięgu pojazdu do 500 km na drodze. Zapas amunicji zwiększono do 30 pocisków. Stało się to możliwe dzięki usunięciu dodatkowego wewnętrznego zbiornika paliwa, umieszczonego w przedziale załogi. Działo miało maksymalny zasięg ognia skutecznego wynoszący 13 000 metrów. ISU-152K otrzymał także nową wieżyczkę dowódcy oraz nowe celowniki. Pojazd nosił oznaczenie fabryczne Obiekt 241K (Объект 241К). Układ jezdny używał wielu elementów pochodzących z czołgu T-10. Osłona działa miała dodatkowy pierścień pancerny. Miało to polepszyć ochronę przyrządów celowniczych. Niektóre z ISU-152K otrzymały dodatkowe płyty pancerne o grubości 15 mm dospawane na 60 mm pancerz. Modernizacje zostały przeprowadzone w Zakładach Kirowskich w Leningradzie.
ISU-152M Ostatnia modernizacja ISU-152, przeprowadzona w 1959 roku w Zakładach Kirowskich w Czelabińsku. Ta wersja była prawie taka sama jak ISU-152K, ale nie miała systemu chłodzenia i posiadała nowy wkm DSzKM.