ZU-23-2 (2A13) là một pháo tự động nòng kép 23mm có tính bán cố định. Trong trạng thái cố định, mâm pháo có một trục quay giúp xạ thủ có thể quay pháo suốt 360 độ. Pháo có thể triển khai vào trạng thái sẵn sàng chiến đấu trong vòng 30s và có thể vừa hành tiến vừa bắn trong trường hợp khẩn cấp. Pháo được ngắm và bắn hoàn toàn bằng thủ công, trang bị một kính ngắm quang học ZAP-23 cùng một thước ngắm cơ khí. Nó cũng được lắp đặt một ống ngắm thẳng T-3 sử dụng trong trường hợp tấn công bộ binh hoặc xe thiết giáp ở mặt đất. Đạn pháo được đặt trong các thùng đạn và được nạp qua hai băng tải ở hai bên. Mỗi thùng đạn chứa 50 viên và cung cấp cho 2 nòng riêng biệt của khẩu pháo. Khói súng tạo ra trong quá trình chiến đấu được thoát ra ở nòng súng.[2]

Thông thường nếu bắn liên tục 100 viên nòng súng sẽ bị nóng và ảnh hưởng tới độ chính xác. Mỗi khẩu ZU-23 đều được cấp theo 2 nòng dự phòng như thiết bị thay thế trong quá trình chiến đấu, tuổi thọ của một nòng súng là 8.000 viên. Liên doanh xí nghiệp quốc phòng Tulamashzavod đã đưa ra mẫu nòng súng mới 2A14M với tuổi thọ tăng lên 10.000 viên thay vì 8.000.

Bộ giá của pháo được thiết kế dựa trên phiên bản súng máy phòng không ZPU-2 2 nòng, với 2 khẩu KPV 14.5 mm lắp trên một giá.ZU-23-2 có thể dễ dàng nhận biết được thông qua 2 băng tải lắp thùng đạn ở hai bên súng và đầu chụp giảm chớp ở nòng súng. Có hai phiên bản khác của ZU-23-2 ở dạng 1 nòng và 4 nòng, tuy nhiên cả hai phiên bản này chưa bao giờ đưa vào phục vụ.

ZU-23-2 có thể dễ dàng lắp đặt lên các phương tiện cơ giới. Ở Liên Xô, và sau này là Nga thì ZU-23 thường được lắp trên xe tải GAZ-66 hoặc GAZ-69.[2]