19世纪40年代初的苏德战场上，强大的虎式重型坦克的出现，苏军当时现役坦克没有一辆坦克能够对抗。虎式坦克强大的火力以及厚重的装甲，使苏军患上了“恐虎症”。虎式坦克的出现，苏联最高统帅部意识苏军也要制造属于自身个人的“虎式坦克”。于是，高层下令设计一种新式的重型坦克。1943年11月，苏联装甲部队总局（GABTU）对各大工厂、设计局派发了新要求，要求开发一种新型重坦。新型重坦的技战术要求为：坦克战斗全重55吨，乘员5人；车体前部厚200毫米，炮塔为160毫米；使用122毫米火炮或152毫米ML-20榴弹炮；由800~1000马力的发动机驱动，变速箱使用行星齿轮箱，同时考虑电传动版本。
库尔斯克战役和lS-2在实战中的结果分析表明现有坦克火力不在德军之下，但装甲防护能力略有欠缺。因而车里雅宾斯克基洛夫拖拉机厂（ChKZ）的SKB-2设计小组，将设计重心放在了坦克的装甲防护上，研制了“K型坦克”项目。
1943年12月10日，ChKZ的厂长萨尔茨曼（I.M.Saltzman）签署并批准了该项目并。当天，坦克工业委员会的维亚切斯拉夫·亚历山德罗维奇·马雷舍夫（V.A.Malyshev）也批准了该项目，并提供国家资金。SKB-2设计小组由尼古拉·列昂尼多维奇·杜霍夫（N.L.Dukhov）领导，具体设计工作由特洛亚诺夫（L.S.Troyanov）领导，后来交给了杜霍夫的副手米哈伊尔·费多罗维奇·巴尔日（M.F.Balzhi）。1944年春，该项目在经过GABTU的审查后获得了批准，工程代号命为“Объект 701（701工程）”，也就是后来的IS-4重型坦克。
1943年12月，SKB-2设计小组完成了701工程的设计草案。然而，1944月3月21日，GABTU又提出调整一些技战术指标。坦克重量约为55至56吨；装备一门122毫米火炮，炮口初速1000m/s并有30至40发备弹量；发动机功率为1000匹，最高速度40公里每小时；装甲厚度没有规定，但要车体正面能够能够抵挡黑豹坦克的7.5厘米KwK 42 L/70火炮和费迪南/象式坦克歼击车的8.8厘米PaK 42/2 L/71火炮的攻击。SKB-2设计小组进行进一步修改后，重新提交了701工程的设计蓝图。该设计的坦克重量约为55至56吨，乘员组为4人；使用800至850匹马力柴油发动机，最高公路速度能达到40公里每小时；车体首上装甲厚度为120毫米，首下为160毫米，侧面装甲厚度为160毫米，后部装甲厚度为120毫米。几乎所有的装甲板都一定角度倾斜安装，以进一步提升坦克的防护能力。而701工程的炮塔将采用铸造生产，炮塔四周的装甲厚度均可达160至170毫米。坦克主炮将采用一门122毫米口径火炮，一挺同轴7.62毫米DT 机枪，以及炮塔顶部的一挺12.7毫米DShK机枪。1944年4月8日，斯大林签署了第5583号法令，批准生产两辆原型车辆。至了1944年底，车里雅宾基洛夫厂生产出6辆样车供试验。
1944年4月第一辆原型车下线，并被命名为Объект 701 № 0（701-0工程）。701-0工程安装了一门独特的122毫米S-34-Ⅱ火炮。相较于lS-2重型坦克的D-25T火炮，S-34-Ⅱ火炮设计十分巧妙。这门火炮没安装炮口制推器，其安装了一个特殊的火炮装置，可以在火炮射击后向炮口内吹入空气，以减少坦克炮塔内的气体污染。同时S-34-Ⅱ安装了辅助装弹机构，其射速为每分钟三至四发。不过安装S-34-Ⅱ火炮的成员布局要求炮手位于火炮右侧，装填手位于左侧。这与D-25T 的成员位置是相反的。动力上701-0工程及其后续车辆将安装一个750马力V 12发动机。该发动机是基于520马力的哈尔科夫V-2-10（V-2lS） 改进而来。引擎动力的提高是通过安装使用在伊尔-2/上的米库林AM-38飞机引擎的增压器，增加每个循环向气缸提供的燃料量，并将转速提高到2200转/分实现的。701工程系列的风扇布局本身借鉴了黑豹中型坦克，但散热器和风扇是全新设计的。701-0工程于1944年4月10日至24日进行了测试。
Объект 701 № 3（701-3）是701工程系列的第4辆原型车，它于1944年年终下线工程没安装任何火炮或其他内部设备。701-3工程的设计，与之前701-2工程的设计在侧面装甲布局上不一样。701-3工程的侧面装甲为以50度角倾斜的120毫米轧制均质钢装甲。701-2工程则为以30度角倾斜的160毫米轧制均质钢装甲。701-2工程和701-3工程一起接受了测试。两辆车被不同口径的德国或苏联火炮射击并进行研究，包括德国的8.8cmPaK 43和7.5cmKwK 42，以及苏联的57mm ZiS-2、 76mm ZiS-3、122mm D-25T 和152mm ML-20 。射击试验根据结果得出，50度角倾斜的120毫米装甲在在抵挡次口径炮弹时更加优秀，30度角倾斜的160毫米装甲则更适合防护全口径弹药。
第5辆701工程原型车Объект 701 № 4（701-4）于1944年11月组装完成下线。由于吸取了之前测试的经验，701-4工程要比之前的701工程的装甲都更加厚重。它的首上装甲从120毫米提升到了140毫米，炮塔装甲厚度则从160毫米提升到了全向200毫米，炮塔顶部装甲也将增厚至45毫米。而为了保持重量可控，车辆的后部装甲将减少，传动装置后方的装甲将减少至140毫米。
第6辆701工程原型车Объект 701 № 5（701-5）有一些特殊。它是701-1工程测试完毕后被拆解，应用装甲升级后重新安装的产物。尽管有7辆原型车的编号，但实际上只有6辆原型车。701-5工程沿用了701-1工程的火炮和701-4工程上升级的装甲。701-5工程于1944年12月16日抵达库宾卡，并于第2天开始了行驶测试。该坦克成功通过了1000公里的驾驶测试，并且701-5工程是以战备状态完成的测试。
1944年年末，最后一辆701工程Объект 701 № 6（701-6）下线重型坦克的预生产型号。701-6工程的部分零件是由701-2工程提供的。与之前所有的701工程原型车不同，701-6工程是第一款装备了122毫米D-25T火炮的坦克。
到了1946年初，lS-3重型坦克在正式服役后频频出现很多问题，导致lS-3在1946年夏天停止生产。为此，1946年2月14日，ChKZ的厂长萨尔茨曼向苏联运输机械制造部和红军装甲机械化部队军事委员会再次提出用701工程取代lS-3的生产。2月21日军事委员会在给苏联国防部长的关于1946至1955年坦克生产的报告中，也明确提到了从1946年6月开始在ChKZ生产701工程的建议。该计划于4月27日得到了GABTU的批准，但未得到运输机械制造部的批准。尽管如此，1946年4月29日701工程被苏联红军接受服役，并重新命名为lS-4重型坦克。但是ChKZ被命令需要对lS-4重型坦克进行11项修改，然后才能将其投入生产。由于lS-4重型坦需要修改的地方太多了，1946年11月和12月期间ChKZ仅仅生产了6辆lS-4重型坦克，其中的许多lS-4就是从5月就开始生产的。这6辆lS-4重型坦在苏军测试中发现了各种各样的问题，如驾驶员的视野差、冷却风扇的噪音大、炮塔的通风不够有效和坦克的最高速度也不是非常快等等。于是，lS-4重型坦克又双叒叕拉去大改。1946年12月20日，苏联运输工程部和机械化装甲部队委员会联合对lS-4重型坦克进行了几项调整，以备1947年量产。他们就40项单独的改进方案和461项要求达成了一致。ChKZ也深度参与了此次调整，为车辆生产添加了1398项改进，其中324项是设计改进，636项是图纸/蓝图改进，433项是制造劳动改进。这些持续不断的修改延缓了lS-4重型坦克的生产速度。截至1949年2月18日，苏联部长会议宣布立即取消所有重量超过50吨的重型坦克及其衍生品的生产和开发时，lS-4重型坦仅生产了224辆。1951年对lS-4重型坦克的升级计划正式展开，基于剩余的车辆组件，ChKZ生产了25辆改进型lS-4M 重型坦克，并将之前生产的车辆全部改装为lS-4M 级别。
首批服役的8辆lS-4被交给了车里亚宾斯克坦克技术学校和第30坦克训练团。第一个接收lS-4重型坦克的现役部队，是位于白俄罗斯军区的第五近卫机械化集团军的第29坦克师的第93近卫重型自行坦克团。1949年2月lS-4重型坦克停产后，苏军本计划用未来即将服役的T-10重型坦克取代目前所有的lS-4重型坦，剩余lS-4重型坦将被转移到3个新的重型坦克团，每个团由68辆坦克组成。然而由于状况良好的lS-4重型坦数量很少，这一目标没办法实现。1949年至1953年，苏联北方中央研究院设计了使用lS-3重型坦克和lS-4重型坦克炮塔的静态防御工事，炮塔将安装在由预制混凝土模块制成的地下掩体顶部，也可以整车埋入地下。这些掩体配有单独的房间，内有宿舍，弹药储存室等等。60年代中苏之间的紧张氛围加剧，这些lS-4重型坦大多被部署到远东地区，并有许多作为防御工事部署在滨海边疆区。最后一批lS-4重型坦于20世纪70年代初在远东地区的第240坦克训练团等部队服役，随后便全数退役。由于生产周期短，生产的基本工艺的缺陷，大多数lS-4重型坦都被报废。仅仅只有一辆幸存状况良好的lS-4重型坦克在俄罗斯莫斯科的库宾卡坦克博物馆公开展出。
lS-4重型坦可以说是“生不逢时”的。在当时看来，它是一款失败的坦克。不管设计研发的三年多，它的量产阶段也是麻烦不断，特别是发动机和传动装置。lS-4重型坦克的装甲防护堪称一绝，精良的火炮也十分优秀，但可靠性问题始终拖了后腿。除此之外，高昂的造价也让苏联难以承受。T-10重型坦克和T-54主战坦克等新式坦克的出现，也让lS-4重型坦克没落了。
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