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SU-152原本設計目的是為前線部隊提供強大火力支援，對付敵方堡壘。1942年11月，國家國防委員會下令發展安裝152.4公釐ML-20榴彈砲的重型自走砲。

1942年12月有設計師提出初步設計，計劃在KV-1S戰車的底盤上安裝ML-20榴彈砲。此設計可使用與KV-1戰車相同的發動機和變速器，大幅降低生產成本。1943年1月產出原型車，然後進行測試。1943年2月14日，國家國防委員會接受了SU-152，並下令立刻量產。量產時ChKZ工廠對原設計進行了一些小修改。

SU-152採用跟其他蘇聯自行火砲（如SU-122，SU-85）類似的設計。乘員作戰艙被裝甲板完全包覆，前裝甲傾斜以增強防護。駕駛員坐在車身左方，他前方的裝甲上開有窺視孔，但由於炮盾太大而影響視野。全車有三個可供乘員進出的艙門，位於車頂。

乘員        5人
長度        8.95 米
闊度        3.25 米
高度        2.45 米
重量        45.5 噸
發動機        水冷式柴油V-2引擎
功率        600匹
速度        43 公里/小時

裝甲        正面75 公釐，側面60公釐
主要武器        152 mm ML-20S 榴彈炮

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