Tanky IS byly zařazovány do samostatných gardových pluků těžkých tanků. Byly nasazeny jak na severní části fronty v Pobaltí, tak i na jihu - první nasazení několika málo kusů proběhlo během bitvy u Kurska, větší množství bylo nasazeno v Korsuň-ševčenkovské operaci. Jejich oponenty tvořily zejména tanky Tiger a Panther, které měly převahu při střelbě na větší vzdálenost. Tanky IS-1 sice dokázaly bojovat s poslední generací německých tanků, ovšem bez možnosti získání tolik potřebné převahy. Nedostačující bojové výsledky tanků IS-1 utvrdily sovětské velení ve správnosti myšlenky vyzbrojení těžkého tanku kanónem ráže 122 mm a tak byly u jednotek postupně nahrazovány novými tanky IS-2.