Xe tăng Iosif Stalin
Hoạt động sau Thế chiến 2

IS-3 lần đầu xuất hiện trước các nhà quan sát phương Tây tại cuộc Duyệt binh Chiến thắng của Đồng Minh ở Berlin tháng 9 năm 1945. Chiếc IS-3 là một phát triển ấn tượng trong con mắt những nhà quan sát quân sự phương Tây, đặc biệt là người Anh, và họ đã đáp lại bằng những bản thiết kế xe tăng hạng nặng của riêng mình.
Tới cuối thập niên 1950, sự xuất hiện của khái niệm xe tăng chiến đấu chủ lực với loại xe T-64 - phối hợp khả năng cơ động nhanh của xe tăng hạng trung với hoả lực của xe tăng hạng nặng – đã khiến xe tăng hạng nặng mất đi tầm quan trọng trong học thuyết chiến dịch của người Liên Xô. Ở cuối thập niên 1960, những chiếc tăng hạng nặng còn lại của Liên Xô được trao lại cho cơ quan bảo quản và lưu trữ của Quân đội.
IS-2 Model 1944 vẫn tiếp tục hoạt động lâu hơn nữa trong các quân đội Cuba, Trung Quốc và Bắc Triều Tiên. Một trung đoàn IS-2 của Trung Quốc được triển khai hoạt động trong Chiến tranh Triều Tiên, nhưng từ đó nó không hề tham chiến. Trước những căng thẳng biên giới giữa Liên Xô và Trung Quốc, một số chiếc IS-3 của Liên Xô được chôn như những công sự cố định dọc theo biên giới Xô-Trung. Chiếc IS-3 được sử dụng trong các sự kiện ở Hungary năm 1956 và Mùa xuân Praha năm 1968.
Đầu thập niên 1950, tất cả những chiếc IS-3 được hiện đại hoá thành các model IS-3M, cải tiến chủ yếu là việc trang bị bộ đàm liên lạc mới. Quân đội Ai Cập đã mua khoảng 100 chiếc xe tăng IS-3M từ Liên Xô. Trong cuộc Chiến tranh Sáu Ngày, một trung đoàn xe tăng IS-3M duy nhất đã đồn trú với Sư đoàn Pháo binh số 7 tại Rafah và Lữ đoàn Tăng số 125 thuộc Sư đoàn Cơ giới số 6 tại Kuntilla đã được trang bị khoảng 60 chiếc IS-3M. Pháo binh và các đơn vị lính dù Israel đã gặp rất nhiều khó khăn với những chiếc IS-3M trong chiến đấu bởi vỏ giáp dày của nó, vốn không thể bị hư hại bởi các vũ khí chống tăng bộ binh thông thường như súng bazooka. Thậm chí đạn pháo xuyên giáp kiểu mới APDS cỡ 105 mm bắn ra từ những xe tăng M48 Patton hiện đại nhất của Lực lượng quân đội Israel cũng không thể xuyên thủng lớp giáp trước của những chiếc IS-3 ở các cự ly chiến đấu thông thường. Đã có một số cuộc đấu giữa những chiếc M48A2 Patton của Lữ đoàn Thiết giáp số 7 của IDF với những chiếc IS-3 hỗ trợ các vị trí của Ai Cập tại Rafah trong đó nhiều chiếc M48A2 đã bị tiêu diệt trong chiến đấu.
Dù vậy, tốc độ bắn chậm, tính năng cơ động thấp, hệ thống điều khiển hỏa lực đã lạc hậu so với những xe tăng kiểu mới ra đời trong thập niên 1960 như M48 Patton hoặc T-62, cùng với tinh thần và kỹ năng kém của lính tăng Ai Cập là nhược điểm chết người. Khoảng 73 chiếc IS-3 đã mất trong cuộc chiến tranh năm 1967. Nhiều chiếc IS-3 vốn không hề bị phá hủy mà là do lính tăng Ai Cập đã tự bỏ xe để chạy trốn, nhờ vậy Israel đã thu được một số chiếc IS-3M còn nguyên vẹn, họ nhận thấy rằng chúng thích hợp với vai trò lập chốt phòng thủ hơn là kiểu chiến tranh xe tăng di chuyển nhanh trên sa mạc. Những chiếc không bị tháo rời được Israel chuyển thành các công sự phòng ngự tĩnh trong vùng Sông Jordan. Đa số những chiếc IS-3 của Ai Cập đã được cho ngừng hoạt động ít lâu sau cuộc chiến năm 1967, dù ít nhất một trung đoàn tăng IS-3 được giữ lại phục vụ mãi tới cuộc chiến tranh tháng 10 năm 1973.
Sau cuộc Chiến tranh Triều Tiên, Trung Quốc đã cố gắng tự sản xuất IS-2/IS-3 thành xe tăng hạng trung Kiểu 122. Dự án này đã bị huỷ bỏ nhường chỗ cho Kiểu 59, một phiên bản copy từ xe tăng hạng trung T-54A Liên Xô.