Боекомплект 12,7-мм патронов состоял из двух укладок по 500 штук в каждой.

На танке был установлен 12-цилиндровый, четырехтактный, V-образный, бескомпрессорный дизель В-12 жидкостного охлаждения максимальной мощностью 750 л.с. (552 кВт) при 2100 об/ мин. Он отличался от своих предшественников семейства В-2 главным образом наличием приводного центробежного невыключающегося нагнетателя.

Вид сверху на башню и корму корпуса танка ИС-4. Хорошо видны выхлопные патрубки и надвентиляторные плиты.

Топливная система включала в себя три основных встроенных топливных бака общей емкостью 410 л. Четыре дополнительных топливных бака по 90 л каждый устанавливались снаружи танка на корме. Кроме того, у двигателя В-12 были внесены изменения в конструкцию картера, головок блока, форсунок, распределительного вала, выпускных клапанов, масляного фильтра и водяного насоса. Два осевых горизонтальных вентилятора обеспечивали охлаждение радиаторов. Запуск двигателя в холодное время года облегчался за счет подогрева всасываемого воздуха. Воздухоочистители — типа «Мультициклон», двухступенчатые, с бункером для сбора пыли.

Силовая передача (точнее, механизм передач и поворотов) — планетарная, обеспечивавшая шесть передач вперед, три назад и два нейтральных положения. Она состояла из трехскоростного редуктора, представлявшего собой двухрядный планетарный механизм с тремя фрикционными элементами, и выполнявшего роль коробки передач, конического реверса и механизма поворота типа ЗК с мультипликаторами. Механизм поворота типа ЗК был разработан в 1935–1936 годах профессорами М.К. Кристи и Г.И. Зайчиком и изготовлен в металле для легкого плавающего танка Т-38, однако из-за сложной для того времени конструкции применения не получил. Основными его преимуществами являлись: автоматическое увеличение крутящего момента на ведущих колесах при повороте по сравнению с прямолинейным движением; устойчивое прямолинейное движение; создание тормозной силы без участия тормозов. Главным недостатком механизма поворота типа ЗК было значительное падение скорости центра тяжести машины при повороте, что приводило к ухудшению динамики при выходе из поворота из-за перегрузки двигателя и уменьшения частоты вращения.

Механизм поворота типа ЗК показал хорошие результаты в танках с низкой удельной мощностью (11–13 л.с./т), так как снижал необходимую для поворота мощность. С увеличением удельной мощности его использование стало нецелесообразным.

Это один из примеров, когда прогрессивное конструкторское решение опередило существовавшую в то время технологию. А ведь только применение дисков трения фрикционных элементов, работающих в масле, которые не были освоены отечественной промышленностью, могло повысить надежность трансмиссии и уменьшить ее массу и размеры.

Привод управления механизмом передач и поворотов был механический, селекторный, с гидравлическим сервированием педали на передачах переднего хода.

Ведущие колеса имели съемные венцы с 14 зубьями. Направляющие колеса с винтовыми натяжными механизмами располагались впереди. На каждом борту было по 7 опорных и по 3 поддерживающих катка. Подвеска — индивидуальная, торсионная. Гусеница — мелкозвенчатая, цевочного зацепления, с открытым шарниром. Число траков в каждой гусенице — 86. Шаг трака — 160 мм, ширина — 720 мм.

На машине устанавливалась автоматическая система противопожарного оборудования с термоэлектрозамыкателями в моторном и трансмиссионном отделениях.

Средства связи состояли из радиостанции 10-РК-26 и переговорного устройства ТПУ-4бисФ.

В июле — сентябре 1947 года были изготовлены 25 танков установочной партии, на которых проверялась работа улучшенных, по сравнению с опытными образцами, узлов и агрегатов. Окончательно рабочие чертежи ИС-4 были утверждены только 8 октября 1947 года. До конца 1947 года ЧКЗ при плане 200 машин сумел изготовить только 52 танка ИС-4. Всего за время серийного производства до 1 января 1949 года было изготовлено 219 ИС-4. Стоимость одной машины была очень высокой и составляла 994 тысячи рублей.

Причиной прекращения производства стал целый ряд обстоятельств. Эта боевая машина, имевшая самое мощное в мире на момент ее создания бронирование, обладала существенными недостатками: массой, превышавшей грузоподъемность большинства существовавших в то время мостов и транспортных средств, низкой надежностью трансмиссии, невысокой проходимостью, обусловленной большим удельным давлением (0,9 кг/см2). Недостаточной была и маневренность танка, а по вооружению ИС-4 не имел преимуществ перед тяжелыми танками ИС-2 и ИС-3. Недостатки танка удалось частично устранить в ходе модернизации. Первые 12 модернизированных машин в сентябре 1949 года были направлены на испытания на НИБТПолигон и в Белорусский военный округ (семь машин в 5-ю гвардейскую механизированную армию и три — в 16-ю гвардейскую механизированную дивизию). Испытания прошли успешно, но модернизировать до уровня ИС-4М удалось не все танки.

Войсковая эксплуатация ИС-4 была недолгой. В конце 1947 года четыре танка поступили в Челябинское танко-техническое училище, а еще четыре — в 30-й учебный танковый полк, также дислоцировавшийся в Челябинске. Остальные машины выпуска 1947 и частично 1948 года были отправлены на 22-ю базу резерва танков. Остальные танки выпуска 1948 года поступили на вооружение тяжелых танко-самоходных полков 5-й гвардейской механизированной армии, где эксплуатировались до начала 1960-х годов.

Затем их отправили на Дальний Восток — в Забайкалье, Приморье и т. д. Как и другие устаревшие тяжелые танки, они несли службу в составе укрепленных районов на советско-китайской границе.