СУ-76 была разработана летом 1942 года конструкторскими бюро завода № 38 в Кирове. Важную роль в создании этой самоходной артиллерийской установки сыграл Семён Александрович Гинзбург, который контролировал и руководил процессом. Первые боевые машины появились поздней осенью 1942 года, но они имели неудачную силовую установку из двух параллельно установленных автомобильных двигателей ГАЗ-202 мощностью 70 л.с. Эта установка была сложна в управлении и вызывала сильные вибрации в трансмиссии, что приводило к частым поломкам. Первоначально САУ была полностью бронирована, что создавало неудобства для экипажа. Недостатки проявились в первом боевом применении на Волховском фронте, и после выпуска 608 машин производство было приостановлено для доработки конструкции. Однако острая потребность РККА в самоходной артиллерии привела к решению оставить параллельную силовую установку, усилив её элементы для увеличения моторесурса. Модернизированная версия, без бронированной крыши, получила название СУ-76М и начала выпускаться летом 1943 года, успев попасть на фронт к началу Курской битвы. Однако результаты были неутешительными. В результате расследования С. А. Гинзбург был отстранён от конструкторской работы и отправлен на фронт, где погиб 3 августа 1943 года. Зальцман также пострадал, его сняли с должности наркома танковой промышленности 28 июня.

Необходимость в лёгкой САУ была столь велика, что В. А. Малышев, вернувшись на должность Народного комиссара танковой промышленности, объявил конкурс на лучший проект. В нём участвовали коллективы завода № 38 под руководством Н. А. Попова и Горьковского автомобильного завода под руководством Н. А. Астрова. Их прототипы отличались конструкцией, но главным новшеством стало использование двигателей ГАЗ-203 от лёгкого танка Т-70, которые работали на общий вал. Машина была перекомпонована для размещения новой установки. С конца 1943 года, после прекращения производства танков Т-70 и Т-80, оба завода, а также завод № 40 в Мытищах начали массовое производство СУ-76 с установкой ГАЗ-203. В итоге СУ-76 стала второй по массовости боевой машиной после Т-34 в СССР. Всего было выпущено 13 684 модернизированных СУ-76, из которых 9133 построил ГАЗ. Производство завершилось в октябре 1945 года, а несколько лет спустя они были сняты с вооружения.

На базе поздних выпусков СУ-76 в 1945 году была создана первая советская зенитная самоходная установка ЗСУ-37, которая выпускалась серийно и после снятия базовой модели с производства.