Создать новую машину было поручено ЦЛПБ – Центральному локомотивопроектному бюро. Среди требований, предъявляемых к паровозу, помимо мощности и скорости – нагрузка на ось (до 20 т). Также основные агрегаты и наиболее значимые запчасти должны быть взаимозаменямыми с деталями от машины серии «Феликс Дзержинский» – ФД.
Разработка и создание паровозов новой серии
Эскизные работы закончили в 1932-м – ими занималось Техбюро Транспортного отдела ОГПУ. После поступления чертежей в ЦЛПБ решили организовать производство паровозов в Коломне. Осенью этого же года первая машина, которой присвоили имя «Иосиф Сталин» (ИС 20-1), выехала за ворота предприятия. Цифра «двадцать» в обозначении показывала максимальное давление на ось – 20 т, как и требовалось.

К празднику Октябрьской революции, модель пригнали в столицу. В самом конце 1932-го собрали в Коломне ИС20-2, а в следующем году – ИС20-3. Машины испытывали на Октябрьской, Южной, а также Екатерининской железной дороге. В ходе проверок была достигнута мощность в 2500, а иногда и до 3200 л. с. По результатам испытаний XVII съезд партии решает, что такие паровозы должны быть основными для перевозок пассажирских составов.

Однако Коломенский завод не обладал нужным оборудованием для серийного выпуска модели и документацию на ИС20 передали в Ворошиловград. Там сделали еще три паровоза. В 1935-м предприятие наладило крупносерийное производство машин этой серии: в 1937-м за ворота вышло 105 локомотивов.
ИС20-16
Несмотря на выдающиеся скоростные и мощностные характеристики новый паровоз не удовлетворял конструкторов, считающих, что можно добиться и большего. В начале 30-х НИИЖД «скооперировался» со столичным авиаинститутом.

Это было обусловлено необходимостью проведения проверки сопротивления модели встречному потоку в аэродинамической трубе. В ходе продувки выяснилось: наличие обтекаемого корпуса увеличивает мощность паровоза на 200-250 «лошадей». Предполагалось, что, если «одеть» машину в специальный кожух с плавными обводами, она разовьет 155 км/ч.
В будущем итоги исследований использовались при создании локомотивов с формулой 2-3-2. А паровоз серии ИС20 модификации «241» на Парижской выставке в 1937-м стал «обладателем» Гран-При.
Первый свой локомотив с обтекаемым корпусом серии ИС20-16 Ворошиловградский завод создал в 1937-м. При строительстве использовались современные технологии и лучшие материалы, детали.

Так, была применена высокопрочная сталь, роликовые подшипники (вместо работающих по принципу скольжения). Для соединений отдельных элементов широко использовалась сварка (взамен клепки): все направлялось на снижение массы локомотива. Однако колеса использовали большие – их диаметр составлял 2,2 м.
Эксплуатация
После завершения испытаний, которые оказались удачными, первый паровоз серии ИС20-16 приняли в эксплуатацию на Южно-Донецкой железной дороге. Машина использовалась на перегонах между Ростовым-на-Дону и Славянском, а также ходила до Харькова. Паровоз водил пассажирские составы, за месяц «накатав» свыше 6 тыс. км.

Второй локомотив этой же серии работал на Октябрьской железной дороге. Машина в ходе эксплуатации даже превышала проектную мощность и сумела, разогнавшись перед подъемом до 110 км/ч, взобраться на него, снизив скорость всего до 76 км/ч.
Минусы
Они тоже были: в частности, повышенный, по сравнению с паровозами серии «Су», расход топлива (разница – 15 %). Были и другие недоработки, среди причин которой называли спешку. Технические данные машины должным образом изучены не были, испытания прошли скоротечно.
Дальнейшая судьба ИС20-16
После войны по ряду причин от паровозов не требовалась большая скорость, поэтому обтекатель сняли. Но даже в «урезанном» виде локомотив в 1957-м году, передвигая состав, смог разогнаться до 175 км/ч. Дальше следы удивительного по своим характеристикам и дизайну паровоза теряются.