155 км/час
К 1930-м гг. на советских железных дорогах требовалось значительно повысить скорости движения пассажирских поездов. Хотя у появившегося в 1932 году паровоза серии ИС мощность доходила до 3 200 л.с., но и он не мог повысить скоростей движения. В 1930-е НИИЖТ совместно с Московским авиационным институтом провели комплексные испытания модели локомотива в аэродинамической трубе. По результатам этих исследований в 1937 году Ворошиловградский завод выпустил паровоз ИС20-16 с кожухом-обтекателем. При испытаниях данный паровоз развил скорость в 155 км/ч.
На момент создания являлся самым мощным пассажирским паровозом в Европе. Обладатель премии Гран-при на Всемирной парижской выставке (1937).
В процессе производства конструкция паровозов ИС постоянно улучшалась, в том числе:
с ИС20-25 на тендерах вместо стокера B-K (Би-Кэй, система ЦЛПБ) стали ставить стокер С-1 (система Рачкова);
с ИС20-269 движущие колёса стали выпускаться с дисковыми центрами, вместо спицевых, благодаря чему было снижено количество свинца в противовесах;
в 1940 году завод перешёл на производство цельносварных паровых котлов;
с ИС20-576 в наличниках букс 2-й, 3-ей и 4-й движущих колёсных пар вместо жидкой смазки стала использоваться твёрдая.
В 1941 году, используя результаты эксплуатации паровозов ФД № 20-894, 20-895 и 20-939 с широкотрубными пароперегревателями (Л40), Ворошиловградский паровозостроительный завод выпустил партию из 10 паровозов ИС, на которых мелкотрубный пароперегреватель Элекско-Е был заменён широкотрубным Л40. По аналогии с паровозами ФД, паровозы ИС с такими пароперегревателями получили обозначение серии ИС21. Однако в том же году, с началом войны, завод прекратил выпуск паровозов ИС. Последний паровоз серии ИС21-648 был достроен в 1942 году на Улан-Удэнском паровозоремонтном заводе. Всего же с 1933 по 1942 годы было выпущено 649 паровозов серии ИС, из них 11 — ИС21.