V listopadu 1942 vznesla sovětská armáda požadavek na vývoj samohybného děla ráže 152 mm na podvozku tanku KV-1S. Prototyp z Kirovova závodu v Čeljabinsku byl hotov již v lednu 1943, záhy bylo rozhodnuto o sériové výrobě. Kanónová houfnice ML-20S ráže 152 mm poskytovala stroji velkou palebnou sílu, dostatečnou na ničení nepřátelských tanků i bunkrů, nevýhodou bylo malé množství převážené munice (20 granátů) a pomalá rychlost palby, způsobená zejména tím, že munice byla dělená. Pancéřování, silné až 75 mm, nedokázalo stroj plně ochránit před zásahy z kanónů větší ráže, bylo tedy vhodnější, aby se SU-152 drželo zpátky.
V původní verzi samohybné dělo neneslo sekundární výzbroj, tento problém byl řešen montáží kulometu DŠK ráže 12,7 mm. Hmotnost stroje činila 46 tun, maximální rychlost na silnici 43 km/h. Posádku tvořilo 5 mužů. Celkem bylo vyrobeno 670 až 704 strojů. SU-152 se osvědčil v bitvě u Kurska, ale od přelomu let 1943/44 začal být nahrazován těžkým samohybným dělem ISU-152, které bylo vyzbrojeno stejným typem kanónu a i jinak se SU-152 velice podobalo.