Au sein de l'Armée soviétique, l'après guerre voit l'apparition de machines calquées sur le Flakpanzer, comme le ZSU-57-2 armé de deux canons 57 mm. Dans la désignation de l'engin, le chiffre 57 correspond au calibre et le 2 au nombre de tubes. Toutefois, ce blindé de défense antiaérienne n'apporte guère plus que ses prédécesseurs. Son absence de précision demeure son éternel point faible. Les progrès de l'aviation, avec l'arrivée des avions à réaction, compliquent encore la tâche des servants, qui ne parviennent plus à suivre le vol d'un aéronef, car la vitesse de rotation de la tourelle est trop faible. A cela s'ajoute une cadence de tir trop faible et des systèmes de visée obsolètes. Ce matériel est désormais dépassé pour s'opposer à la supériorité technologique aérienne occidentale.

De ce fait, le 17 avril 1957, l'ordre numéro 426-211 lance le développement d'un nouveau char de DCA pourvu d'un radar capable de calculer l'axe de pénétration des appareils volants. Dans un même temps, le calibre 57 mm est considéré comme un frein à la haute cadence de tir et la mitrailleuse calibre 14,5 mm est, elle, jugée trop légère pour engager des avions de combat. Le choix se porte alors sur le bitube 23 mm ZU-23-2. Afin d'augmenter le volume de feu, le nombre de canons passe à quatre, donnant naissance au ZSU-23-4 Shilka, du nom d'un affluent du fleuve Amour.

Mis au point par l'ingénieur Nikolaï Aleksandrovitch Astrov, le premier prototype est finalisé en mars 1959. Entre le 26 août et le 24 octobre 1961, les essais d'acceptation d’État confirment le potentiel du blindé, et, le 5 septembre 1962, le Shilka est déclaré "bon pour le service".

Toutefois, la version de série n'est assemblée qu'en 1964, car les ingénieurs soviétiques éprouvent des difficultés à maîtriser l'électronique complexe du radar. En 1965, le ZSU-23-4 prend progressivement la place du ZSU-57-2, équipant l'un des deux pelotons de quatre véhicules des bataillons de défense antiaérienne des régiments blindés et des fusiliers motorisés.