В годы Великой Отечественной войны 37-мм пушка образца 1939 года являлась основным зенитным орудием Красной Армии для защиты наземных войск от атак низколетящих самолетов противника. Зенитные автоматы, в зависимости от ситуации, также использовались в боях с вражеской бронированной техникой.

37-мм зенитная пушка с заводским индексом 31-К была разработана в 1938 году на заводе им. Калинина под руководством главного конструктора М.Н. Логинова. Опытный образец автомата поступил на испытания в октябре того же года и показал довольно неплохие результаты. Его скорострельность составляла 120–160 выстрелов в минуту, угол вертикальной наводки находился в пределах от -5° до +85°. Автоматика пушки работала за счет энергии отката при коротком ходе ствола. Открывание затвора происходило во время отката, закрывание — после наката и досылки очередного патрона. Питание осуществлялось из обойм емкостью по 5 патронов. Обоймы устанавливались вручную в приемник, постоянно перемещающийся вместе с качающейся частью пушки. В этом был определенный недостаток, так как неправильно вставленная в магазин обойма вызывала задержки при стрельбе вследствие перекоса патронов в приемнике. Лафет зенитного автомата устанавливался на четырехколесной повозке и оснащался щитовым прикрытием. Автоматический зенитный прицел обеспечивал упреждающие поправки при совмещении наводчиком перекрестия прицела с целью. В боекомплект входили унитарные выстрелы с осколочно-трассирующим и бронебойно-трассирующим снарядами. Последние на дальности 500 м пробивали броню толщиной 40 мм.

В эксплуатации 37-мм зенитные пушки обр. 1939 г. имели несомненные достоинства: непрерывное питание патронами, надежную работу механизмов в условиях загрязнения и отсутствия смазки, удобное обслуживание. В 1944 году на шасси СУ-76М выпускалась также самоходная зенитная установка СУ-37, вооруженная автоматом 61-К.