El SU-76 fue desarrollado en el verano de 1942 por las oficinas de diseño de la fábrica n.º 38 en Kírov. Un papel importante en la creación de este sistema de artillería autopropulsada fue desempeñado por Semión Alexandrovich Ginzburg, quien controló y dirigió el proceso. Las primeras máquinas de combate aparecieron a finales del otoño de 1942, pero tenían un sistema de propulsión fallido con dos motores de automóvil GAZ-202 de 70 hp instalados en paralelo. Este sistema era difícil de manejar y causaba fuertes vibraciones en la transmisión, lo que llevaba a frecuentes averías. Inicialmente, el SAU estaba completamente blindado, lo que creaba inconvenientes para la tripulación. Las deficiencias se manifestaron en el primer uso en combate en el frente de Voljov, y después de la producción de 608 máquinas, la fabricación fue suspendida para mejorar el diseño. Sin embargo, la aguda necesidad del RKKA de artillería autopropulsada llevó a la decisión de mantener el sistema de propulsión paralelo, reforzando sus elementos para aumentar el recurso del motor. La versión modernizada, sin techo blindado, recibió el nombre de SU-76M y comenzó a producirse en el verano de 1943, logrando llegar al frente a principios de la batalla de Kursk. Sin embargo, los resultados fueron desalentadores. Como resultado de una investigación, S. A. Ginzburg fue apartado del trabajo de diseño y enviado al frente, donde murió el 3 de agosto de 1943. Zaltsman también sufrió, fue destituido de su cargo como comisario del sector de tanques el 28 de junio.

La necesidad de un SAU ligero era tan grande que V. A. Malyshev, al regresar a su puesto como Comisario del Pueblo de la industria de tanques, anunció un concurso para el mejor proyecto. En él participaron equipos de la fábrica n.º 38 bajo la dirección de N. A. Popov y de la fábrica de automóviles de Gorki bajo la dirección de N. A. Astrov. Sus prototipos diferían en diseño, pero la principal novedad fue el uso de motores GAZ-203 del tanque ligero T-70, que funcionaban en un eje común. La máquina fue reconfigurada para acomodar la nueva instalación. Desde finales de 1943, tras la suspensión de la producción de los tanques T-70 y T-80, ambas fábricas, así como la fábrica n.º 40 en Mytishchi, comenzaron la producción en masa del SU-76 con la instalación GAZ-203. Como resultado, el SU-76 se convirtió en la segunda máquina de combate más producida después del T-34 en la URSS. En total, se produjeron 13,684 SU-76 modernizados, de los cuales 9,133 fueron construidos por GAZ. La producción finalizó en octubre de 1945, y unos años después fueron retirados del servicio.

Sobre la base de las últimas versiones del SU-76, en 1945 se creó el primer sistema de artillería autopropulsada antiaérea soviético ZSU-37, que se produjo en serie incluso después de que se retirara el modelo base de la producción.