В то же время для пушек Ф-22УСВ был разработан технологичный ствол с хорошими баллистическими характеристиками. Так что в принципе конструкторам осталось лишь наложить на лафет пушки ЗИС-2 ствол пушки Ф-22УСВ, снабдив его дульным тормозом для снижения нагрузок на лафет. Параллельно с проектированием пушки решались вопросы технологии ее производства, велась отработка изготовления многих деталей литьем, штамповкой и сваркой. По сравнению с УСВ трудозатраты при изготовлении одного такого орудия уменьшились в 3 раза, а стоимость пушки сократилась более чем на треть. В начале 1941 года новая пушка, получившая заводское обозначение ЗИС-3, выдержала заводские испытания и... была спрятана под брезентом в углу опытного цеха.
Огромные потери в материальной части, понесенные советской артиллерией в первые месяцы Великой Отечественной войны, заставили советское правительство срочно восстанавливать производство 76,2-мм дивизионных пушек Ф-22УСВ. Кроме Приволжского завода, где располагалось конструкторское бюро В.Г. Грабина, такое задание в июле 1941 года получил и сталинградский завод «Баррикады» (первые 130 пушек УСВ были изготовлены здесь в сентябре 1941 года, а начиная с января и до подхода немецких войск к Сталинграду завод выпускал по 1000 пушек в месяц). Понимая, что для восстановления боеспособности дивизионной артиллерии наиболее предпочтительным является запуск в производство ЗИС-3, а не УСВ, В.Г. Грабин пытался «легализовать» ЗИС-3, представив ее 22 июля 1941 года в Москве маршалу Кулику. Несмотря на то, что пушка произвела хорошее впечатление, Грабин получил указание вернуться на завод и давать больше тех пушек, которые идут в производстве, то есть УСВ. Вернувшись на завод, Грабин по согласованию с директором завода Еляном принял фантастически смелое решение: запустить в производство ЗИС-3 под свою ответственность. Работа была организована таким образом, что детали ЗИС-3 изготавливались параллельно с деталями УСВ. При этом никто, кроме узкого круга посвященных, не знал, что в производство пошла новая пушка. Единственная деталь, которая могла вызвать подозрение, — дульный тормоз, — изготовлялась в опытном цехе.
Как и ожидалось, представители военной приемки отказались принимать «нелегальные» пушки без разрешения ГАУ, начальником которого в ту пору уже являлся генерал-полковник артиллерии Н.Д. Яковлев. Они направили соответствующий запрос в ГАУ, ГАУ длительное время медлило с ответом, в цехах скапливались все новые пушки ЗИС-3, и в конце-концов начальник военной приемки на заводе И.Ф. Телешов дал команду принимать эти пушки. Официально пушка была принята на вооружение Красной Армии лишь в начале 1942 г., когда Грабин, воспользовавшись удачной ситуацией, представил пушку И.В. Сталину. Сталин распорядился провести войсковые испытания пушки и по результатам принять соответствующее решение. В это время во фронтовых частях уже имелось не меньше тысячи пушек ЗИС-3. Запуск в производство ЗИС-3 позволил организовать изготовление пушек поточным методом (впервые в мире) с резким увеличением производительности. Приволжский завод 9 мая 1945 года рапортовал партии и правительству о выпуске 100-тысячной пушки ЗИС-3, увеличив производственную мощность за годы войны почти в 20 раз.
На вооружении частей Красной Армии имелось три разновидности пушек ЗИС-3:
— Пушка с затвором от 57-мм противотанковой пушки с кнопочным спуском, кнопка которого помещается в маховике поворотного механизма.
— Пушка с упрощенным затвором и рычажным спуском, с углом возвышения 27°.
— Пушка с упрощенным затвором, но с предельным углом возвышения 37°.
Кроме того, между этими видами пушек существовали еще небольшие конструктивные различия.
Стрельбой из пушек решались следующие задачи:
— уничтожение живой силы противника;
— подавление и уничтожение огневых средств пехоты противника и его артиллерии;
— уничтожение танков и других мотомеханизированных средств противника;
— разрушение проволочных заграждений;
— разрушение амбразур долговременных огневых точек.
Основными снарядами для стрельбы из пушки являются дальнобойная осколочно-фугасная граната и бронебойный снаряд. В соответствии с поставленными задачами могут быть использованы шрапнель, подкалиберный, кумулятивный (бронепрожигающий), зажигательный, дымовой и другие снаряды. Наибольшая дальность стрельбы дальнобойной осколочно-фугасной гранатой ОФ-350 равна 13290 м. Дальность прямого выстрела при стрельбе дальнобойной осколочно-фугасной гранатой и бронебойным снарядом 820 м (при высоте цели 2 м). При разрыве осколочно-фугасной гранаты образовывалось 870 убойных осколков с радиусом сплошного поражения 15 м (немецкий 75-мм осколочно-фугасный снаряд давал 765 осколков с радиусом сплошного поражения 11,5 м). На дальности 500 м при угле встречи 90° бронебойный снаряд пушки пробивал броню толщиной 70 мм. Маневренность огня обеспечивается лафетом с раздвижными станинами, допускающими наибольший угол возвышения 37°, угол склонения 5°, угол горизонтального обстрела 54°. Скорострельность пушки благодаря полуавтоматике достигает 25 выстрелов в минуту. Вес пушки в боевом положении 1150 кг.
Натренированным расчетом перевод пушки из походного положения в боевое и обратно производится в 30—40 секунд. Пушку можно перевозить механической и конной (шестеркой лошадей) тягой. Для перевозки пушки применялись грузовые автомобили ГАЗ-АА, ГАЗ-ААА, ЗИС-5 и другие. Перевозить пушку механической тягой разрешалось со скоростью: по шоссе до 50 км/ч, по проселочным дорогам до 30 км/ч, по бездорожью до 10 км/ч. Конной тягой пушка перевозилась со скоростью 8—10 км/ч.
76,2-мм дивизионная пушка обр. 1942 г. (ЗИС-3) успешно использовалась частями Красной Армии в течение всей Великой Отечественной войны. Эта пушка по праву оценивалась специалистами, в том числе и немецкими, как одна из самых гениальных конструкций в истории ствольной артиллерии. В послевоенное время она состояла на вооружении Советской Армии и армий многих других стран мира. Ее изображения и сегодня мелькают в кадрах видеорепортажей из горячих точек планеты.