В декабре 1942 года конструкторское бюро ЧКЗ получило задание на разработку тяжелого штурмового орудия. В рекордные сроки, всего за 25 дней коллектив завода представил готовый прототип машины, имеющей заводское обозначение У-11. САУ была создана на базе танка КВ-1С. Основным ее оружием стала 152-мм гаубица пушка МЛ-20 обр. 1937 года. Орудие могло использоваться как для стрельбы прямой наводкой и уничтожения бронированных подвижных целей, так и для огня с закрытых позиций по навесной траектории для обстрела по площадям, разрушения заграждений и укреплений противника.
Боевым дебютом СУ-152 стало сражение на Курской дуге, где находились общей численностью 24 машины этого типа. Ввиду малого количества, заметной роли в масштабе всей битвы они не сыграли, однако важность их наличия не подвергается сомнению. Использовались они как истребители танков, поскольку только они одни из наличествующих образцов советской бронетехники могли эффективно бороться с новыми и модернизированными немецкими танками и САУ на практически любой дистанции боя. Любые 152-мм снаряды СУ-152 вследствие своей большой массы и кинетической энергии обладали высоким деструктивным потенциалом и последствия их прямого попадания в бронеобъект были весьма серьёзными. Причём для выведения из строя вражеского танка или САУ достаточно было и близкого попадания осколочно-фугасного снаряда в окрестность цели.
Экипаж майора Санковского, командира одной из батарей СУ-152 и одного из танкистов-асов Второй мировой, за один день вывел из строя 10 вражеских танков и получил два ордена Красного Знамени. Эффективность применения СУ-152 по вражеским бронецелям была относительно высокой, и появившееся ещё до Курской битвы прозвище самоходки «Зверобой» укоренилось в Красной армии, что имело важное значение для поднятия морального духа войск, понёсших тяжёлые потери в бою.
Среди серийных советских самоходно-артиллерийских установок первого поколения СУ-152 занимает несколько обособленное место — как наиболее удачной многоцелевой машины, пригодной к выполнению всех стоящих перед ней задач. Другие САУ — СУ-76, СУ-122 и СУ-85 — только частично оправдали возложенные на них ожидания. СУ-152 применялись и в роли штурмового орудия, и в роли истребителя танков, и как самоходные гаубицы. Однако низкая скорострельность орудия вследствие большой массы снарядов существенно снижала качества машины как истребителя танков, а небольшой угол возвышения вместе с закрытым боевым отделением не благоприятствовали использованию СУ-152 для стрельбы с закрытых позиций.