ZSU-37対空自走砲は、ソ連軍が初めて開発した本格的な装軌式対空車両である。
独ソ開戦の1941年以来、強力なT-34中戦車やKV-1重戦車を投入してドイツ軍を驚かせたソ連軍機甲部隊も、制空権をドイツ空軍が握っている内は、地上攻撃機による空からの攻撃に多大な出血を強いられ続けてきた。
1941〜44年の間のソ連軍戦車の損失の内の6％、月平均約90両の戦車がドイツ空軍機の餌食になっていたのである。

こうした状況下、1942年頃よりT-60やT-70等の軽戦車の車台をベースとした、12.7mm連装重機関銃や20mm機関砲を搭載する対空戦車の開発が構想されてきたが、同年末にT-70軽戦車の派生型であるSU-76M対戦車自走砲の車台をベースに、73.8口径37mm対空機関砲61K（M1939）を搭載する対空戦車の開発計画がスタートし、1943年中に試作車が完成して試験も実施された。

本車はSU-76M対戦車自走砲の戦闘室部分に、37mm対空機関砲61Kを1門搭載したオープントップ式の全周旋回砲塔を設置したもので、操砲に最低3名の乗員を要した。
主砲の37mm対空機関砲61Kは、スウェーデンのボフォース社製の56.3口径40mm対空機関砲L/60をベースに開発されたもので、HVAP（高速徹甲弾）を使用した場合砲口初速960m/秒、発射速度は80発/分であった。

垂直方向の最大射程は6,700m、水平方向の最大射程は9,500mで、砲の俯仰角は−5〜＋85度となっていた。
しかし問題は電動式の砲塔旋回装置で、バッテリーやモーターの性能が低く、対空戦闘に必要な迅速な旋回速度がなかなか得られなかった。
このため、本車の対空戦闘能力はあまり高いものではなかったようである。

それでも本車は「ZSU-37対空自走砲」として制式化され、スヴェルドロフスク（現エカテリンブルク）の第37工場で1944年後半に量産が開始された。
生産は1946年まで続けられたが前述の欠点をなかなか克服できないため、数百両程度の生産に留まったといわれる。
ZSU-37対空自走砲は成功した車両とはいえなかったが、戦後も1950年代まで使用が続けられた。