В ходе советско-финской войны советские войска ощутили острую нехватку инженерных машин для укладки дорог и мостов, эвакуации поврежденной техники с поля боя, подвозки взрывчатки и боеприпасов и т.п. Поэтому командование Северо-Западного фронта выдало задание заводу №185 на разработку инженерной машины на шасси опытного танка Т-100, который проходил полевые испытания на карельском фронте и хорошо зарекомендовал себя в боевых условиях. Но вскоре к заданию пришло дополнение, которое предписывало установку на шасси танка Т-100 боевой рубки с орудием 152-мм для борьбы с финскими ДОТами и проделывания брешей в фортификационных сооружениях. 8 января 1940 года чертежи новой САУ получившей обозначение Т-100-X(икс) были переданы Ижорскому заводу, а 14 марта 1940 года полностью готовая машина была собрана и покинула стены завода, получив окончательное наименование СУ-100Y (в некоторых источниках СУ-100-Y или Т-100Y). Цифра 100 в названии, в отличие от общепринятой советской системы, обозначала не калибр орудия, а то что машина была построена на базе тяжелого танка Т-100, а латинская «Y» обозначала тип машины, указывающий на форму боевой рубки.
Конечным итогом разработки стало полностью идентичное шасси танка Т-100, на которое сверху была установлена прямоугольная боевая рубка (от первоначально запланированной клиновидной рубки отказались в пользу прямоугольной из-за поджимающих сроков изготовления, т.к. прямоугольная рубка была гораздо проще в изготовлении) толщиной 60 мм по окружности. В рубке была установлено 130-мм корабельное орудие Б-13. Экипаж самоходки состоял из шести человек.
Советско-финская война закончилась 12 марта 1940 года подписанием мирного соглашения между СССР и Финляндией. Поэтому СУ-100Y принять участие в боевых действиях уже не успела, но всё равно была доставлена в Карелию, где с неё обстреляли несколько пустых финских ДОТов и противотанковых надолбов. По результатам стрельб САУ показала себя крайне эффективным орудием для пробивания брешей в оборонительных позициях противника, но проявились и отрицательные стороны машины, которые не дали запустить СУ-100Y в серийное производство. Самоходка обладала внушительными размерами, была медлительной, неповоротливой и были серьёзные затруднения с её транспортировкой.
В середине 1940 года САУ передали на полигон Кубинки, где она и простояла до начала Великой Отечественной войны. В конце 1941 года, когда немецкие войска вплотную подошли к Москве, СУ-100Y и еще две опытные САУ — СУ-14 и СУ-14-1 вошли в состав самоходно-артиллерийского дивизиона особого назначения. В составе дивизиона СУ-100Y вела огонь по наступающим немецким войскам с закрытых огневых позиций, но сведения про её эффективность и результаты обстрелов до наших дней не сохранились и как зарекомендовала себя машина в боевых условиях сказать трудно.