Năm 1943, việc thử nghiệm NS-23 sử dụng loại đạn 23 mm mới phát triển dựa trên loại đạn chống tăng 14,5 mm đã được thực hiện. Việc kiểm tra dưới đất đã hoàn tất vào ngày 04 tháng 5 năm 1944 và chuyển sang thử nghiệm gắn trên máy bay Yak-9 cho đến ngày 07 tháng 6 năm 1944. Ngày 10 tháng 10 năm 1944, súng đã được thông qua để trang bị trong lực lượng Hồng quân và việc chế tạo hàng loạt được giao cho nhà máy số 2. Đến năm 1951 thì việc sản xuất được chuyển sang nhà máy số 535 tại Tula.

NS-23 sử dụng cơ chế nạp đạn bằng độ giật lùi nòng ngắn. Súng có thể sử dụng nhiều loại đạn khác nhau như đạn xuyên giáp, đạn cháy, đạn cháy xuyên giáp...

Việc sản xuất được thực hiện liên tục cho đến năm 1953. Có khoảng 28.479 khẩu đã được sản xuất trong hai nhà máy (nhà máy số 2 sản xuất 22.479 khẩu, nhà máy số 535 sản xuất 6000 khẩu).