Le point fort du SU-152 tient effectivement de son armement principal de 152mm duquel son intégration n'a pas été sans mal. La volonté de concevoir un char aux dimensions assez réduites limite d'autant le volume habitable dans la casemate. L'équipage doit donc cohabiter avec une culasse très volumineuse rendant l'ergonomie déplorable.

La dotation en munition pâtit inévitablement de ce manque de place. Ainsi, le SU-152 part au combat avec seulement 20 obus dans le compartiment de combat. Des véhicules blindés d'accompagnement pour le ravitaillement en minutions sont alors nécessaires. Les équipages ont également la possibilité de piocher dans les stocks de minutions des batteries tractées à proximité.

En dépit de la taille réduite du compartiment de combat, 2 chargeurs sont nécessaire à la mise en œuvre de la pièce de 152mm. Le premier approvisionne le canon tandis que le deuxième verrouille la pesante culasse. L'approvisionnement est d'autant plus ralentie par la séparation de l'ogive et de la charge explosive propulsive qui nécessite 2 mouvement de charge avant de verrouiller la culasse. La manœuvre est tout de même extrêmement exténuante avec les lourds obus, notamment l'OF-540 à fragmentation qui pèse plus de 43kg. Pas étonnant dans ces conditions que la cadence de tir ne dépasse pas les coups par minutes. Cela reste tout de même un handicap mesuré dans son rôle d'appui feu contre les fortifications et les bunkers qui ne sont pas mobiles, mais fort dommageable en cas de duel avec un Panzer doté de ses munitions encartouchées.

L'engin est si important aux yeux de Moscou, que les soviétiques vont essayer de garder secret ses caractéristiques le plus longtemps possible. Pour ce faire, des charges explosives sont placées afin de détruire totalement le char en cas de capture.