Появление на фронтах Великой Отечественной войны новых немецких танков и САУ с тяжёлым бронированием и мощным вооружением потребовало создания боевых машин, которые могли бы эффективно бороться с танками противника. Основные отечественные танки Т-34 и KB имели лишь 76-мм пушки и были малоэффективны в борьбе с «Тиграми» и "Пантерами". Были начаты работы по усилению вооружения танков, но создать противотанковые САУ можно было в более короткий срок. Они должны были сопровождать танки в бою К работам сразу были подключены СКБ-2 ЧКЗ и КБ Уралмашзавода, руководимые Ж.Я.Котиным и Л.И.Горлицким. 19 октября 1942 года за №2429 вышло Постановление Государственного Комитета обороны (ГКО) о развертывании работ по созданию самоходных установок со 122-мм гаубицей типа М-30, бронированных как массовый средний танк Т-34, для поддержки и сопровождения танков и легкобронированных машин с 76-мм дивизионной пушкой типа ЗИС-З) для непосредственной огневой поддержки пехоты.
По Постановлению ГКО велась разработка нескольких вариантов 122-мм самоходных установок, в частности, КБ Уралмашзавода и КБ завода №592. В КБ Уралмашзавода (в дальнейшем Уральский завод транспортного машиностроения – УЗТМ) под руководством Главного конструктора Л.И.Горлицкого и Н.В.Курина в 1942 году на базе среднего танка Т-34 была создана 122-мм опытная закрытая установка У-35 с гаубицей М-ЗОС, которая после завершения комплекса испытаний пошла в серию под обозначением СУ-122. САУ и гаубицы производились Уралмаш- заводом. Стрельба из САУ по танкам противника велась в основном прямой наводкой, но из-за гаубичной баллистики орудия на небольшие дальности. В декабре 1942 года первая партия из 25 машин была отправлена на Волховский фронт. Всего в 1942-1943 годах было выпущено 638 установок СУ-122.
В дальнейшем на Уралмашзаводе были созданы и серийно производились: 85-мм установка СУ-85 и 100-мм СУ-100. Однако в дальнейшем выявилась возможность установки на танке Т-34 85-мм пушки, и производство 85-мм самоходной установки СУ-85 было прекращено. Продолжавшиеся работы по совершенствованию самоходной артиллерии позволили в 1944 г. принять на вооружение самоходную артиллерийскую установку со 100-мм пушкой СУ-100. Танковые подразделения получили мощное средство огневой поддержки. Установленная на базе танка Т-34 100-мм пушка имела дальность прямого выстрела более 1000 м и бронепробиваемость на этой дистанции бронебойным снарядом до 160 мм. Огневые средства и живую силу противника эта установка могла подавлять на дальностях свыше 10 км. Имея мощные броневую защиту и вооружение, она привлекалась к выполнению задач по уничтожению огневых средств и танков противника как огнем прямой наводкой, так и с закрытых огневых позиций. СУ-85 и 100-мм установки СУ-100 были выпущены в большом количестве и хорошо себя показали в боях. В 1944 году на базе танка Т-34-85 и СУ-100 была создана опытная САУ со 122-мм пушкой Д-25С – СУ-122П. Однако из-за того, что она имела большой вылет ствола и не могла вести огонь с ходу, в серию САУ не пошла.
В 1943-1945 годах конструкторы КБ Уралмаша на базе средних танков Т-34 и Т-44 создали опытные САУ оригинальной конструкции с мощным артиллерийским вооружением. Ими в те же годы были выполнены проекты следующих установок: 122-мм СУ-122М, 122-мм СУ-122-III, 85-мм СУ-85-1, СУ-85-II, 122-мм СУ-122-III, 85-мм СУ-85-IV, 152-мм СУ-Д15, 122-мм СУ-Д25, 110-мм СУ-100-2, 85-мм СУ-85БМ, 100-мм ЭСУ-100, 100-мм СУ-100М1 и СУ-100М2, 122-мм СУ-122-44 и некоторые другие. Большинство из них прошли испытания, но по разным причинам в серию не пошли.
В 1940-1943 годах под руководством Н.А.Астрова были созданы легкие танки Т-40, Т-60, Т-70, Т-80с автомобильными двигателями, ставшие базой для большого количества отечественных серийных и опытных легких САУ. На базе легкого танка Т-60, находившегося в серийном производстве с 1941 года, была создана опытная открытая САУ ОСУ-76 с 76-мм пушкой ЗИС-3, 37-мм зенитная установка СУ-11 и 76-мм легкая САУ с пушкой ЗИС-5.
Пушка ЗИС-3 создана в КБ завода №92 как дивизионная, а затем ее вариант стал основной пушкой для всех серийных легких САУ периода Великой Отечественной войны. Одной из первых была создана 76-мм опытная САУ СУ-12, изготовленная в конце 1942 года на заводе в г. Кирове на базе танка Т-60, которая пошла в серию под обозначением СУ-76 и предназначалась в качестве штурмового самоходного орудия для уничтожения прямой наводкой огневых средств и танков противника. Имея в боекомплекте бронебойный снаряд, установка на расстоянии 500 м пробивала танковую броню толщиной до 70 мм. Образец был принят на вооружение, однако в первых же боях выявилась недостаточная надежность установки. Конструкцию срочно пришлось доработать. В 1943 году после устранения ряда конструктивных недостатков, в серию пошла модернизированная САУ СУ-76М (Главный конструктор М.Н.Щукин), которая широко использовалась в боях Великой Отечественной войны. Установка оказалась пригодной для стрелковых подразделений. Для подразделений же, вооруженных танками с 76-мм пушками, СУ-76М представлялась недостаточно мощной и своими ходовыми качествами не удовлетворяла танковые подразделения
Во второй половине войны на базе легких танков было создано много опытных легких САУ с орудиями калибра от 57 до 85 мм: СУ-15, СУ-16, СУ-57Б, СУ-76Б, СУ-76Д, СУ-74, СУ-85А, СУ-85Б, ГАЗ-75 и др. На базе легких танков создавались опытные легкие зенитные самоходные установки с двумя крупнокалиберными пулеметами: Т-603, Т-90, Т-703 и др. Созданная на базе САУ СУ-76М зенитная САУ ЗСУ-37 с 37-мм пушкой с 1945 года пошла в серийное производство (ей предшествовали опытные САУ СУ-71 и СУ-72).
Острая нехватка самоходных артиллерийских установок в начальный период войны, особенно зенитных, была частично устранена за счет поставок по ленд-лизу союзными государствами. По ленд-лизу в 1941-1942 годах из США для оснащения Красной Армии поступали следующие самоходные артиллерийские установки: 76-мм легкая М-18 "Ведьма", 76-мм средняя М-10 "Вульверин", 37-мм зенитная М15А1.
В результате захвата Красной Армией значительного количества трофейных немецких средних танков T-III и T-IV конструкторскому коллективу завода №592 под руководством Г.И Каштанова была поручена разработка на их базе отечественных САУ с 76-мм танковой пушкой Ф-34 – СУ-76И и со 122-мм гаубицей М-30С – СГ-122. После испытаний этих САУ, они были приняты на вооружение Красной Армии и на заводах началось переоборудование трофейных танков в самоходные установки.
Для увеличения дальности поражения немецких танков «Тигр» до 1000 м и более требовалось создать мощную пушку. Такая работа шла на заводе №9 под руководством Ф.Ф.Петрова, где создавали 122-мм пушку. В качестве шасси было выбрано шасси тяжелого танка КВ. Дальнейшие конструкторские работы, проводимые Г.Н.Москвиным, Г.Н.Рыбиным и К.Н.Ильиным, позволили установить на шасси 152-мм пушку-гаубицу. Новая САУ создавалась на конкурсной основе коллективами Уралмаша и завода №9 с одной стороны (проект предусматривал изменение конструкции орудия) и СКБ-2 ЧКЗ с другой (по проекту удлинялся корпус танка КВ-1), проектами руководили Ф.Ф.Петров и Л.С.Троянов соответственно. По третьему варианту, предложенному Ж.Я.Котиным, который и стал в дальнейшем основным, качающуюся часть орудия размещали в раме и устанавливали в специально спроектированной орудийной рубке. В результате на базе тяжелого танка
KB-1С для подавления дотов, сопровождения пехоты и танков в наступлении в январе 1943 года КБ опытного завода № 100 (создан в 1943 году на базе опытного производства СКБ-2 ЧКЗ) под руководством Л .С.Троянова создает опытную 152-мм самоходную установку KB-14, которая с пушкой-гаубицей МЛ-20С в короткие сроки прошла испытания и была поставлена на серийное производство под обозначением СУ-152 (объект 236). Летом 1943 года машины первой серии приняли участие в боях на Курской дуге. После запуска в серийное производство усовершенствованного тяжелого танка ИС-2 на его базе с конца 1943 года были созданы и запущены в серийное производство более мощные САУ: ИСУ-152 (объект 241) со 152-мм пушкой-гаубицей МЛ-20С и ИСУ-122 (объект 242) со 122-мм пушкой А-19С. В дальнейшем в серию пошла ИСУ-122С (объект 249) с более совершенной 122-мм пушкой Д-25С.
В 1943 году в КБ ГАЗ под руководством В.А.Грачева на базе опытного грузового автомобиля повышенной проходимости ГАЗ-бЗ была создана оригинальная опытная 76-мм колесная самоходная пушка КСП-76 с использованием артиллерийской части дивизионной пушки ЗИС-3.
В 1944 году Уралмашзавод создал опытные оригинальные по конструкции САУ на базе узлов и агрегатов средних танков Т-34 и Т-44 с перекомпоновкой серийной СУ-100: СУ-101 со 100-мм пушкой Д-10С и СУ-102 со 122-мм пушкой Д-25С. Эти установки имели заднее расположение боевого отделения и переднее – двигателя и силовой передачи, что позволяло иметь малый вылет ствола и в отличие от СУ-100 исключить утыкание ствола в землю на сильно пересеченной местности и уменьшить перегрузку передних катков. Из-за выявленных в результате испытаний конструктивных недостатков СУ-101 и СУ-102 в серию не пошли.
