Vào năm 1935, Hải quân Liên Xô đặt mua một số khẩu pháo phòng không tự động Model 1933 cỡ nòng 25mm do hãng Bofors chế tạo. Liên Xô mong muốn rằng họ cần có được một mẫu pháo phòng không tự động có chất lượng cao như khẩu Model 1933 nhưng nó phải phù hợp với năng lực sản xuất của Liên Xô. Ba nhà thiết kế M.N. Loginov, I.A. Lyamin và L.V. Lyuliev đã được giao nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế một mẫu pháo phòng không theo như những gì đã được yêu cầu ở trên. Họ đã thiết kế được một khẩu pháo phòng không tự động có cỡ nòng 45mm với tên gọi 49-K. Tuy việc thiết kế thành công nhưng quân đội lại không muốn sử dụng loại súng này vì tầm hoạt động của khẩu pháo tự động 45 mm quá nhỏ còn phạm vi chiến trường lại quá rộng.

Vào tháng 1 năm 1938, Nhà máy Pháo binh số 8 tại Kaliningrad bắt đầu thiết kế một khẩu pháo phòng không tương tự 49-K nhưng dùng cỡ đạn 37 mm nhằm gia tăng thêm tầm hoạt động. Chỉ 9 tháng sau, vào tháng 10 năm 1938, 61-K bắn thử lần đầu tiên. Toàn bộ thời gian thiết kế và đưa vào sản xuất chỉ mất có hơn 1 năm vì khẩu 49-K đã hoàn thiện tới 90% rồi, chỉ cần thay cỡ đạn 45 mm thành 37 mm để nó trở thành 61-K nữa thôi là hoàn thành rồi.

Năm 1939, các mẫu 61-K đầu tiên được sản xuất trên quy mô nhỏ rồi sau đó đến năm 1940 thì việc sản xuất được mở rộng trên quy mô lớn. Nhiều phiên bản 61-K được sản xuất như phiên bản pháo 1 nòng, pháo 1 nòng có tấm chắn đạn, pháo 2 nòng, phiên bản 70-K của Hải quân... Chúng cũng được xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới cùng một số biến thể khác nhau.

Phiên bản mặt đất

Sau khi nghiên cứu và bắt đầu đưa vào sản xuất thì ngay lập tức 61-K bắt đầu được biên chế. Một tổ súng phòng không thường có tám người (có thể giảm tùy theo tình hình chiến sự hoặc thiếu người), có thể mang theo 200 viên đạn mỗi súng. Đạn được đóng thành 5 viên 1 băng. 61-K có thể quay 360° và có thể hạ thấp nòng xuống -5°, cao nhất là 85°, tầm bắn trung bình là 8,5 km. Tính đến năm 1945, đã có 20.000 khẩu 61-K được chế tạo tại Liên Xô. Sau này chúng còn được sản xuất tại Ba Lan, Trung Quốc và Bắc Triều Tiên.

Phiên bản Hải quân

Phiên bản Hải quân của 61-K là súng phòng không 70-K 37 mm, sau khi sản xuất, chúng bắt đầu thay thế các khẩu 21-K 45 mm trên các tàu chiến của Liên Xô, nhưng việc thay thế chưa hoàn thành thì Quân đội Phát xít Đức bắt đầu tấn công Liên Xô. Chỉ có loại tàu trục lôi hạm T-301 là được trang bị 70-K đầy đủ. Phiên bản V70-K còn được sản xuất đến năm 1955 thì ngừng lại. Tổng cộng có 3.113 khẩu được sản xuất. Sau này, Liên Xô tiếp tục sản xuất phiên bản hiện đại hóa của nó là V-11M.

ZSU-37

ZSU-37 là phiên bản pháo phòng không tự hành của 61-K, được phát triển sau Thế chiến thứ hai. Hệ thống bao gồm tháp pháo là khẩu pháo phòng không 61-K được đặt trên thân xe pháo tự hành chống tăng SU-76.