23 октября 1935 года на Балтийском заводе в Ленинграде состоялась закладка двух ледоколов – «И. Сталин» и «В.Молотов», первую заклепку в корпус головного судна забил известный полярник, начальник Севморпути И.Д. Папанин. На Николаевском судостроительном заводе имени А. Марти началось строительство однотипных им «Л. Кагановича» и «О.Ю. Шмидта» (в 1939 году переименован в «А. Микоян»), а на Адмиралтейском заводе в Ленинграде – дизель-электрических ледоколов «Киров» и «Куйбышев». Но в связи с выполнением большой программы развития Военно-Морского Флота, постройку дизель-электрических ледоколов вскоре прекратили.
Ледоколы типа «И. Сталин» существенно отличались от прототипа, даже по внешнему виду. Удлиненный на 10 метров корпус и увеличенная надстройка позволили более комфортно разместить экипаж и научных работников. Интерьеры жилых и общественных помещений разрабатывались художниками-архитекторами, помещения утеплялись пробковой термоизоляцией толщиной 300 мм. Рефрижераторные провизионные камеры расчитывались на годовой запас продуктов, предусматривалось помещение для содержания живого скота. Для ведения научных работ были оборудованы гидрологическая, гидрохимическая, биологическая и другие лаборатории.
Ледоколы типа «И. Сталин» имели избыточный надводный борт, пять палуб и небольшую трехъярусную надстройку. Корпус – клепаный из высокопрочной стали. Система набора – поперечная, с основными и промежуточными шпангоутами. Суда делились на отсеки двенадцатью водонепроницаемыми переборками, непотопляемость гарантировалась при затоплении любых двух отсеков, по всей длине имелось второе дно. Ледовый пояс был выполнен двухслойным общей толщиной 42 миллиметра.
Судовая энергетическая установка состояла из трех паровых машин тройного расширения мощностью по 3350 л.с. и девяти огнетрубных паровых котлов с поверхностью нагрева по 2340 м² с угольным отоплением.
В отличие от «Красина» главные паровые машины работали не на насыщеном паре, а на перегретом, что позволило уменьшить удельный расход топлива на 0,15 кг/л.с.ч. Машины мощностью по 3350 л.с. были самыми мощными из построенных в СССР.
Судовая электростанция состояла из двух турбогенераторов мощностью по 50 кВт, одной пародинамомашины (25 кВт) и двух аварийных дизель-генераторов (5 и 12 кВт).
Для улучшения ледопроходимости имелись дифферентная и креновая системы. Для погрузки угля, провизии и других грузов служили 6 грузовых кранов грузоподъемностью по 3 т. Грузовые стрелы имели грузоподъемность 15 т. Буксирные операции обеспечивались буксирной лебедкой с тяговым усилием 25 тыс. т.
Для ледовой разведки на борту предполагалось разместить три гидросамолета (позднее от этого отказались). Имелась возможность базирования легкого самолета ледовой разведки, для его взлета служила катапульта, установленная перед грот-мачтой.
Спасательные средства включали шесть шлюпок и моторный баркас. Имелись также рабочая шлюпка и шлюпки-ледянки.
Ледоколы были оснащены современными средствами радиосвязи и электронавигационным оборудованием: гирокомпасом, эхолотом и электрическим и гидравлическим лагами. Имелась судовая АТС на 60 номеров.
Суда были оборудованы столовой-клубом, красным уголком, санитарным блоком, кинозалом и другими общественными помещениями.
Головной ледокол «И. Сталин» был спущен на воду 29 апреля 1937 года, а 23 августа следующего года он вышел в свой первый арктический рейс. К концу августа 1941 года закончили постройкой и его «систершипы». Внешне две пары ледоколов легко отличить по дымовым трубам: у судов ленинградской постройки они вертикальные, а у николаевских – с наклоном в 1/12 назад.
