СУ-76 была совместно разработана конструкторскими бюро завода № 38 в городе Кирове летом 1942 года, большую роль в создании самоходки сыграл Семён Александрович Гинзбург, он контролировал и непосредственно руководил работами по её созданию. Первые боевые машины этого типа были выпущены поздней осенью 1942 года, причём они были оснащены заведомо неудачной силовой установкой из двух параллельно установленных автомобильных бензиновых двигателей ГАЗ-202 мощностью 70 л.с. Эта силовая установка была очень сложна в управлении и вызывала сильные крутильные колебания элементов трансмиссии, что приводило к их быстрой поломке. Изначально САУ была полностью бронирована, что приводило к неудобству работы экипажа в боевом отделении. Эти недостатки вскрылись во время первого боевого применения советских серийных САУ на Волховском фронте, поэтому после выпуска 608 машин серийное производство СУ-76 было приостановлено и конструкция была отправлена на доработку. Однако большая надобность РККА в самоходной артиллерии привела к половинчатому решению, оставить параллельную силовую установку и общую компоновку машины по той же схеме, но усилить её элементы с целью увеличения моторесурса. Эта модернизация, уже без бронированной крыши боевого отделения, получила название СУ-76М и пошла в серию летом 1943 года, ряд САУ этого варианта успел попасть на фронт к началу Курской битвы. Тем не менее, результат в целом оказался удручающим. Одним из главных виновников по результатам внутреннего расследования был назван С. А. Гинзбург, который был отстранён от конструкторской работы и направлен на фронт в составе 32-й танковой бригады, в которой он занял должность зампотеха. Боевая карьера Семена Александровича оказалась недолгой: он погиб 3 августа 1943 года в районе деревни Малая Томаровка Курской области. Для Зальцмана эта история также не прошла бесследно — 28 июня его сняли с должности наркома танковой промышленности.
Необходимость в лёгкой САУ была настолько острой, что вернувшийся на должность Народного комиссара танковой промышленности В. А. Малышев объявил конкурс на лучший проект машины такого типа. В нём приняли участие коллективы завода № 38 под руководством Н. А. Попова и Горьковского автомобильного завода под руководством Н. А. Астрова, главного разработчика всей отечественной линейки лёгких и плавающих танков. Их прототипы отличались по ряду элементов конструкции, но главным их новшеством было использование спаренной установки двигателей ГАЗ-203 от лёгкого танка Т-70, в которой оба мотора располагались последовательно и работали на общий вал. Соответственно, машина была перекомпонована, чтобы вместить в себя большую по длине силовую установку. С конца 1943 года, после снятия с серийного производства лёгких танков Т-70 и Т-80, оба этих завода, а также вновь организованный завод № 40 в городе Мытищи начали крупносерийное производство лёгкой САУ с силовой установкой ГАЗ-203, которая получила армейский индекс СУ-76, тот же, что и первоначальный вариант, без индекса «М». В результате СУ-76, всех моделей, стала самой массовой после Т-34 боевой бронированной машиной среди выпускавшихся в СССР. Всего было выпущено 13 684 модернизированных СУ-76, из них 9133 самоходки построил ГАЗ. Серийное производство СУ-76М завершилось в октябре 1945 года, несколькими годами позже они были сняты с вооружения Советской Армии.
На базе СУ-76 поздних выпусков в 1945 году была построена первая полноценная советская зенитная самоходная установка ЗСУ-37. Она выпускалась серийно и после снятия базовой модели с производства.
