По своему боевому предназначению СУ-152 являлась тяжёлым штурмовым орудием; ограниченно могла выполнять функции самоходной гаубицы. Постройка первого прототипа СУ-152 была закончена на Челябинском Кировском заводе (ЧКЗ) 24 января 1943 года, со следующего месяца начался серийный её выпуск. В связи со снятием с производства танка-базы КВ-1с СУ-152 в декабре 1943 года были заменены в производстве равноценной по вооружению и лучше бронированной ИСУ-152, всего было построено 670 самоходно-артиллерийских установок этого типа. Боевой дебют СУ-152 состоялся летом 1943 года в сражении на Курской дуге, где она проявила себя как эффективный истребитель новых тяжёлых немецких танков и САУ. Наиболее активно СУ-152 применялись во второй половине 1943 года и начале 1944 годов, позже их число в войсках неуклонно уменьшалось вследствие боевых потерь и износа ходовой части и моторно-трансмиссионной группы. Заменой вышедшим из строя СУ-152 в частях советской самоходной артиллерии стали более совершенные ИСУ-152. Небольшое число машин воевало вплоть до конца войны и состояло на вооружении Советской армии в послевоенные годы. После снятия с вооружения оставшиеся СУ-152 были практически все утилизированы на металл и до настоящего времени уцелело только несколько САУ этого типа.