日本陸軍は軍用トラックが国産化されたばかりの大正時代に、列国の思いも付かない「重砲の自走化」を着想したことがあった。
しかし、軍上層部の国産技術に対する不信により惜しくも立ち消えてしまった。
少なくとも、野砲と高射砲の自走化はこの時に可能であった。
その後装軌式車両の国産経験が蓄積され、1937年頃から実用的な自走砲の研究が開始された。

二式砲戦車（ホイ車）は制式化こそ一式砲戦車（ホニＩ車）より遅いが、搭載砲の開発年度からいえば陸軍の砲戦車・自走砲の中では最初に着手された。
当初は各戦車連隊内の第五中隊（砲戦車中隊）に配属され、連隊に機動的な支援火力を提供するのが目的で制圧目標は敵の対戦車砲とされ、対戦車戦闘は予期されていなかった。

つまりは自走山砲なのだが、戦車開発部門の陸軍技術本部第四研究所で研究したので「砲戦車」と呼称された。
主砲の開発は1937年7月に開始され、1940年末には試作が完了した。
これは新規開発の戦車砲ではなく、俗に「連隊砲」とも呼ばれる四一式山砲（口径75mm）を改修したもので、「九九式七糎半戦車砲」として制式化された。

1941年4月には、九七式中戦車（チハ車）の車体に九九式七糎半戦車砲を装備する、密閉式の全周旋回式砲塔を搭載した車両が製作された。
これを「試製一式砲戦車」という。
同年9月には、戦車学校で実用試験が行われた。

車両を評価した戦車学校は主砲の装甲貫徹力が低いこと、移動目標への射撃が困難であることの2点を指摘している。
次いで1942年には、一式中戦車（チヘ車）の車体にこの砲塔を搭載した車両が製作されて各種試験が行われ、1943年に「二式砲戦車」として仮制式化された。

二式砲戦車は試作車以外に、1944年中に約30両の生産型が量産されたといわれる。
生産型の生産工場は、三菱重工業東京機器製作所であった。
本車は当初、戦車連隊の砲戦車中隊に配備される予定であったが生産が間に合わず、旧式な九七式五糎七戦車砲を装備する九七式中戦車がその代役を果たしていた。

その後、わずかに30両ほどの二式砲戦車が完成したものの、全て本土決戦のために温存されることになり、結局実戦に投入されずに終わった。
大戦末期には四一式山砲用に開発されたタ弾（成形炸薬弾）を用い、対戦車戦闘に投入する計画もあった。
タ弾の装甲穿孔力は、射距離に関わらず100mmとなっていた。

二式砲戦車の主砲である九九式七糎半戦車砲は四一式山砲の改修型で、発射する弾頭は野砲と同じ75mm榴弾であるが、21口径長という短砲身砲であるため、砲口初速は445m/秒と非常に低速であった。
しかし薬筒が軽量な分、発射速度は一式砲戦車の主砲である九〇式野砲（口径75mm）よりは大であった。

副武装としてはベース車台となった一式中戦車と同じく、車体前面左側に九七式車載重機関銃（口径7.7mm）を1挺装備していたが、砲塔上に対空機関銃のマウントが存在するので、ここにも九七式車載重機関銃を装備していたと思われる。

二式砲戦車の車体は、一式中戦車のものをほとんど改修せずに流用していた。
装甲厚は前面50mm、側面25〜35mm、後面20〜25mm、上面12mm、下面8〜10mmとなっており、一式中戦車より側面と後面が増厚されていた。

二式砲戦車の砲塔は三式中戦車（チヌ車）のものに良く似たデザインで、後面に右開き式の横長のハッチが設けられていた。
もちろん、サイズ的には三式中戦車の砲塔よりずっと小さい。
装甲厚は前面50mm、側面35mm、後面25mm、上面12〜16mmとなっており、やや左側にオフセットして搭載されていた。