Les choix techniques validés par les ingénieurs durant la conception demeurent très classiques. Le lourd canon de 152mm est ainsi installé dans une casemate épaisse de 60mm aux parois inclinées pour un total de 45 tonnes. Le blindage d'origine du KV-1S est donc réduit pour permettre au châssis de supporter le poids du canon. Malgré le soin apporté à la réduction des contraintes, la transmission peine et le pilote doit se battre fréquemment contre un embrayage et une boite de vitesse pourvus de problèmes techniques.

Sur le papier, les performances s'avèrent correctes avec la poussée d'un bloc diesel de 12 cylindres en V pour 600cv. Une vitesse théorique de 43km/h peut être envisagée. En revanche sur le front, il est peu vraisemblable que le SU-152 soit plus véloce qu'un KV à peine plus lourd. Il est même plus probable que sa vélocité réelle soit a diviser par deux en raison du centre de gravité placé trop sur l'avant et de son manque flagrant de manœuvrabilité. Certains témoignages affirment qu'une fois une manœuvre, le pilote avait toutes les peines du monde l'interrompre. L'infanterie d'accompagnement devait également faire bien attention de ne pas se trouver sur son chemin... 

Des doutes sont également émis concernant la puissance réelle du moteur diesel, qui n'afficherait pas 600cv réel. La faute au manque de soin apporté au montage du bloc sur la chaîne de production. Son poids élevé et son canon placé très sur l'avant donnent un rendu plutôt médiocre en tout terrain, avec une vitesse inférieure à 20km/h.

Ces défauts pris en considération, le bilan dynamique est loin d'être négatif car son châssis présente des qualités indéniables. D'une part, sa suspension à barre de torsion est excellente, meilleure même que celle du T-34. D'autre part, ses larges chenilles lui permettent d'évoluer assez facilement sur les sols très meubles et enneigés. Il surclasse même les meilleurs chars allemands.

L'autonomie en revanche, habituellement très bonne sur les chars soviétiques, est dans ce cas désastreuse. Seulement 200km sur route et 70km en tout terrain pour un réservoir de 600 litres. Ainsi, on obtient une consommation de 300 litres aux 100km sur route et environ 850 litres aux 100km en tout terrain ! De manière à augmenter la distance franchissable, des fûts externes sont placés sur la plage arrière pour un apport total de 375 litres supplémentaires.

Les modèles de début de série sont dépourvus d'armement secondaire. Cependant, sa protection rapprochée est souvent assurée par des fantassins s’agrippant à la structure grâce à des poignées soudées sur le pourtour de la casemate. Cette méthode permet à la fois de tenir à distance les panzerfausts allemands et permet également d'amener plus rapidement les soldats sur les zones de combats. Toutefois, à la fin de l'été 1943, une mitrailleuse DshK de 12,7mm est montée pour prendre à partie l'infanterie, les véhicules légers et l'aviation à basse altitude malgré l'absence total de protection pour le servant.

Les SU-152 arrivent sur le front avec une autre carence importante, l'absence de poste radio mais ils en seront équipés progressivement en même temps que tous les autres chars soviétiques accusant le même manque.

En définitive, le SU-152 est loin d'être parfait, mais ses tares sont pour l'Armée Rouge totalement secondaire au regard de sa puissance de feu.