Танк был создан в результате модернизации танка КВ-1, направленной на снижение его веса и повышение скорости движения. В ходе модернизации облегчен и несколько уменьшен по высоте корпус машины, снижен вес агрегатов силовой передачи и ходовой части (применены гусеницы меньшей ширины), уменьшена литая башня. Из-за острой нехватки алюминия вместо алюминиевого радиатора установили сварной железный. Боекомплект для танковой 76,2-мм пушки ЗИС-5 был увеличен на 24 снаряда.

КВ-1С принят на вооружение в августе 1942 года и сразу же запущен в серийное производство. По запросу посольства США в Москве два экземпляра танка были отправлены в США, где прошли испытания на Абердинском полигоне. В отчете об испытаниях отмечалось, что 76,2-мм пушка танка очень хороша: проста, безотказна, боекомплект расположен удачно, что советский танк, обладая мощной броневой защитой, имеет торсионную подвеску, которая на испытаниях функционировала очень эффективно". Были отмечены и недостатки: устаревшая конструкция трансмиссии, плохие воздухоочистительные устройства, небрежная механическая обработка. Танк КВ-1С выпускался до сентября 1943 года, когда он был заменен в производстве танком КВ-85. Всего было выпущено 1230 танков КВ-1С, которые сыграли важную роль в Сталинградском и других сражениях начального периода Великой Отечественной войны.

За год, прошедший с начала Великой Отечественной войны, накопилось достаточно информации, позволяющей дать объективную оценку применению на полях сражений тяжёлых танков.
В 1940 г. Котин и его подчиненные на базе модификаций КВ-1 фактически уже разработали два прототипа КВ-3, который удовлетворял бы требованиям, предъявляемым к новому тяжелому танку в 1942 году. «Объект 220» имел более длинный корпус, более крупную башню и 107-мм пушку. «Объект 222» сохранил внешний вид КВ-1, но имел усовершенствованную башню. Машина нуждалась в новой силовой установке, но создать ее в сложный период 1941-1942 гг. не удалось. ГКО отказался запускать КВ-3 в производство.

КВ до начала 1942 г., несомненно, был лучшим тяжёлым танком в мире. Толстая броня делала машину практически неуязвимой, а 76-мм пушка позволяла эффективно бороться с любой бронетехникой противника. Но накапливалась и негативная информация. Великолепные свойства орудия невозможно было использовать в полной мере из-за неважных прицельных приспособлений. Круговой обзор из танка был сильно ограничен. Но главной проблемой был недостаточно мощный двигатель и ненадёжная трансмиссия. К тому же танк был тяжеловат, что отрицательно сказывалось на проходимости и маневренности.

Среди военачальников-танкистов все больше распространялось мнение, озвученное М.Е. Катуковым: «...танки КВ неповоротливы и медлительны, препятствия преодолевают с трудом, ломают мосты и вообще приносят много хлопот. Да и вооружение их не отличается от среднего танка - та же 76-мм пушка». На специальном совещании ГКО с участием конструкторов и представителей промышленности, состоявшемся в июне 1942 г., И. В. Сталин подвёл черту: «...Такой танк нам не нужен. Следует уменьшить его вес. Если это невозможно - снять с вооружения».

На основании приказа ГКО, главной задачей конструкторов стало снизить массу танка, одновременно повысив его маневренность и надежность. Единственный способ выполнить задачу заключался в радикальном облегчении брони. Толщину лобовой брони уменьшили до 75 мм. Уменьшили размеры корпуса (прежде всего высоту) и изменили его конфигурацию. Была создана новая литая облегченная башня, где впервые (после Т-50) установили командирскую башенку, что существенно улучшило обзорность из машины. Однако в командирской башенке отсутствовал люк, в результате чего троим танкистам, как и на КВ, приходилось забираться и покидать башню через один узкий люк.

Хотя работами по новому КВ руководил Н.Л. Духов, фактически главным конструктором был Н.Ф. Шашмурин, спроектировавший новую коробку передач. Новая коробка радикально улучшила ходовые качества, а ее надежность на порядок превосходила старую.
Задавшись целью снизить вес, изменяли всё что можно. Установили более лёгкие опорные катки, а также облегченные суженные гусеницы (сузили до 608-мм). Боекомплект вначале тоже уменьшили до 90 выстрелов, позднее, правда, вновь увеличили до 114 выстрелов.
С помощью столь радикальных мер массу машины удалось снизить на 5 т, а максимальную скорость повысить с теоретических 34 км/ч до практических 43 км/ч. Кроме того, в конструкцию внесли множество изменений технологического характера, направленных на экономию дефицитных сортов стали и импортируемых материалов, а также упрощающих выпуск машины.

Новый танк получил обозначение КВ-1С (скоростной). В середине июля 1942 г. начались успешные испытания, и 20 августа танк был принят на вооружение. Еще ранее, до официального принятия машины на вооружение, на ЧКЗ началось производство КВ-1С.

Надо сказать, что улучшение ряда свойств (возросшая скорость, маневренность и надёжность танка) далось дорогой ценой. Вооружение КВ-1 С осталось прежним — 76,2 мм орудие ЗИС-5, а уменьшение толщины брони (особенно сильно бортовой и башенной) при неудачной схеме броневого корпуса (броневые листы располагались вертикально или с небольшими углами наклона) значительно снизило снарядостойкость танка. Таким образом, по своим боевым качествам КВ-1 С практически сравнялся с Т-34.

Серийный выпуск новых танков продолжался на ЧКЗ с августа 1942 г. по сентябрь 1943 г. По ходу производства вносились изменения в основном технологического характера. Всего было выпущено 1106 машин. Первые танки КВ-1С поступили в войска в течение ноября-декабря 1942 г. Этими машинами укомплектовывались специальные танковые части - отдельные гвардейские танковые полки прорыва. Наименование «гвардейской» такой части присваивалось еще при комплектовании. Полки придавались для усиления стрелковым и танковым соединениям.

Впервые танки КВ-1С были использованы на Донском фронте в декабре 1942 г. при ликвидации армии Паулюса под Сталинградом.

Несколько таких полков участвовало в наступлении на Курской дуге летом 1943 г. Большинство полков прорыва было рассредоточено по всей протяженной линии фронта, где и принимало участие в операциях местного масштаба.

Однако противник тоже не сидел сложа руки. Вермахт все больше насыщался противотанковым вооружением огромной мощности, повсеместно вводились кумулятивные и подкалиберные боеприпасы, в войска поступали новые 75-мм противотанковые пушки Рz 40, танки Pz.III и Pz.IV стали вооружаться длинноствольными 50-мм и 75-мм орудиями.

В 1 квартале 1943 г. предполагалось установить на KB-1С улучшенную командирскую башенку новой конструкции, ленд-лизовские перископы , измененную систему смазки и охлаждения двигателя, а также ЗИП. По своим боевым свойствам КВ-1С практически не отличался от более простого в производстве, следовательно, более дешевого Т-34. Выпускать два разных по конструкции, но одинаковых по свойствам танка было признано излишеством, и в сентябре 1943 г. производство КВ-1С было прекращено.

К осени 1944 г. все полки прорыва были расформированы. В своем первоначальном виде - тяжёлый боевой танк - применялись считанные единицы. По некоторым данным, несколько КВ-1 и КВ-1С участвовали в Берлинской операции в апреле-мае 1945 г. В последний период войны эти танки выполняли различные функции поддержки, например, использовались, как командирские в полках самоходных артиллерийских установок ИСУ-152, применение после демонтажа башни в качестве тягачей

После 1943 года базовая конструкция корпуса и шасси КВ использовались при создании советских тяжелых танков, которые стали одними из лучших во время Второй мировой войны.