20世纪30年代后期苏联武装力量开始了新一轮的军事改革。当时苏军步兵师仍然大量装备着帝俄时代设计的1902/30型3英寸（76.2毫米)加农炮，而这种老旧火炮已远远不能适应当时的战场环境。针对这种情况，著名的格拉宾火炮设计局（即以火炮射击时格拉宾的名字命名的高尔基市的第92厂设计局）在1936~1939年间先后设计了F-22和F-22USV型76毫米加农炮，虽然性能上有了一定提高，但总体设计仍不理想。
同时，苏联还认为德国在发展防护力强大的重型坦克。为此格拉宾与1941年初设计了ZIS-2型57毫米反坦克炮。格拉宾后来又将F-22USV的炮身装在ZIS-2的炮架上，从而得到了一种优秀的师属加农炮――ZIS-3。
这种火炮利用ZIS-2的炮架，装了新的炮管。第一种原型炮有＋45度的射角。由于炮架不是设计给这种大威火炮使用的，加装了炮口制退器（可以减少30%的后坐力）。火炮拥有一个垂直半自动锲型锁，一个液压驻退机，以及复位机。高低机和水平机是独立开的，取自GAZ高射炮。
第一门试验样炮在1941年6月制作完毕，7月份就顺利通过了测试。41年7月22日，新式火炮展示给G.库里克元帅。元帅检查了火炮，但是不同意进行量产。尽管有着元帅的禁令，格拉宾设计局仍可以通过92号工厂下一个订单进行少量生产。至1941年底，只有一点点ZIS-3反坦克炮生产出来。因为急需大量师属火炮，斯大林允许生产任何能对付德军坦克的火炮，哪怕火炮的重量和性能有所瑕疵。生产这么多类型火炮影响了ZIS-3的产量。
ZIS-3在1942年2月12日被正式接受并定型为“1942型76.2mm师属反坦克炮”。此时，红军以及装备了1000门ZIS-3。
ZIS-3的生产由两家工厂进行：92号和235号工厂，产量见下表。此外，7号工厂在1944年生产了14门ZIS-3反坦克炮。
工厂名 1942年 1943年 1944年 1945年
92号 10139 12269 13215 6005
235号 - 1665 2899 1820
实际上， 一共有三种型号的ZIS-3：
-铆接炮架，装有57-mm ZIS-2反坦克炮的炮锁；
-装有简化炮锁和操控装置，射界达+27度；
-装有简化炮锁和操控装置，射界达+37度。
由于ZIS-3的制造成本很低，使得它成为第一种大量生产，装备全球许多国家的火炮。
ZIS-3堪称最著名的苏联火炮。克虏伯军工集团火炮分公司首席工程师，沃尔夫教授在他的日记里这样写到：“总地来说，德国火炮比除了苏联以外任何国家造的火炮都要好。在二战期间，我测试过许多缴获的火炮，英国和法国的炮不如我们德国的。但ZIS-3不同，它确实是二战中最好的火炮。毫不夸张地讲，我断言这种炮将在世界火炮史中留下重要的一页。”斯大林在看过ZIS-3后说，“这门炮是一代杰作！”
ZIS-3型76毫米加农炮的战斗任务是消灭敌方有生力量，破坏敌步兵火力点和压制敌方炮兵，击毁敌坦克装甲车辆，破坏敌铁丝网障碍物，消灭敌掩蔽部和永备火力点。在卫国战争中ZIS-3主要执行伴随步兵冲击、遂行火力支援和反坦克任务。苏军转入反攻后，许多先遣支队都加强有1个ZIS-3炮连或炮营。二战结束后ZIS-3成为社会主义阵营的标准装备。朝鲜人民军和中国人民志愿军曾经在朝鲜战争中广泛使用这种火炮。中国仿制品成为五四式76毫米加农炮。
ZIS-3的炮手班有8人组成：炮长、副炮长各1人，炮手6人。炮长负责训练炮手和智慧全班人员进行战斗；副炮长兼瞄准手，负责瞄准操作瞄准具、瞄准机和发射；一炮手负责开闭炮闩，检查和报告后坐量；二炮手是装填手；三炮手是引信手，负责装定引信和传递炮弹；四、五、六炮手为弹药手，负责准备炮弹，行军时五、六炮手为马车驾驭手或牵引车司机。
性能：
全长 6095毫米
并架状态宽 1645毫米
至防盾上切面高 1375毫米
周视瞄准具目镜高1060毫米
火线高 875 毫米
辙距 1400毫米
战斗状态全重 1.15吨
行军状态全重 1.85吨
发射OF-350初速 680米/秒
发射BR-350A初速 662米/秒
发射OF-350射程 13.29千米
最大射速 25发/分
持续射速 15发/分
金属利用系数 131（炮口动能与战斗全重的比值）
身管 单肉身管
口径 76.2毫米
全长 3169毫米
倍径 41.6
膛线 32条右旋等齐膛线
膛线缠距 45.57倍
线膛部分长 2587毫米
阳线宽 2.1 毫米
阴线宽 5.358毫米
阴线深 0.76毫米
药室长 302 毫米
容积 1490毫升
炮口制退器效率 40%
后坐阻力 3780千克力
炮闩 立?\式冲击作用的半自动炮闩
带炮闩的炮身重 312.5千克
正常后坐距离 680-750毫米
极限后坐距离 820 毫米
高低射界 -5-+27度（早期）
-5-+37度（后期）
方向射界 左27-右27度
轮胎 嘎斯-AA和ZIS-5卡车的普通充气轮胎
牵引 4-6匹马
美制10轮卡车
道奇中吉普
M-3装甲牵引车
VTR-152V装甲步兵牵引车（苏制）
速度 40千米/小时（良好路况）
30千米/小时（一般路况）
10千米/小时（越野）
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弹药：
UOF-354M
UO-354AM
UBR-354A
UBR-354B
UBR-354BSP
UD-354A
UZ-354
USh-354T
UBR-354P
UF-354
UF-354F
USh-354
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生产数量表：
产地 | 1942 | 1943 | 1944 | 1945 | 小记
第92厂 | 10139 | 12269| 13215| 6005 | 41628
第235厂 | | 1655 | 2899 | 1820 | 6374
第7厂 | | | 14 | | 14
合计 | 10139 | 13924| 16128| 7825 | 48016
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实战应用：
ZIS-3服役后首先装备了新组建的反坦克炮兵团，每团5个连，每连4门炮。1942年5月最高统帅部直辖的反坦克炮兵团首先在危如累卵的哈尔科夫前线参战。1943年后反坦克歼击炮兵团扩编为24门。之后步兵师也开始装备，每个师有32门，其中12门编入师辖的反坦克歼击炮营。库尔斯克战役前，苏军又建立了3团制的反坦克歼击炮兵旅，辖72门ZIS-3。
