Гаубица-пушка МЛ-20 создана в 1936 году группой конструкторов под руководством Ф.Ф. Петрова на артиллерийском заводе в Мотовилихе. Эта гаубица-пушка разрабатывалась в инициативном порядке параллельно с гаубицей-пушкой МЛ-15, на разработку которой у завода имелось задание ГАУ. В отличие от конструкторов МЛ-15 Ф.Ф. Петров стремился в максимальной степени использовать в своем орудии лучшие узлы и механизмы 152-мм пушки обр. 1940/1934 гг., которая изготавливалась на заводе в Мотовилихе и для которой была подготовлена технологическая оснастка.
В конце 1936 года были проведены сравнительные государственные испытания обоих систем, из которых победителем вышла МЛ-20, принятая на вооружение Красной Армии под названием «152-мм гаубица-пушка обр. 1937 г. (МЛ-20)».
Несмотря на широкую унификацию с пушкой обр. 1910/1934 гг., гаубица-пушка МЛ-20 имеет целый ряд новых элементов: литой верхний станок, новые подъемный и уравновешивающий механизмы, прицельные приспособления, механизм изменения длины отката (в зависимости от угла возвышения), механизм включения и выключения рессор. Этот практически новый лафет был признан нормализованным, получил обозначение 52-Л-504А и позже был использован при создании 122-мм пушки обр. 1931/37 гг.
Заимствованный у пушки обр. 1910/1934 гг. ствол был снабжен мощным дульным тормозом. Этот ствол для гаубицы-пушки МЛ-20 выпускался в трех вариантах: моноблок, ствол со свободной трубой и скрепленный ствол.
Гаубица-пушка имеет поршневой затвор, обеспечивающий скорострельность 3-4 выстрела в минуту. Открывание и закрывание затвора производится поворотом рукоятки.
Выстрел производится оттягиванием курка за спусковой шнур. Для принудительного выбрасывания гильзы из каморы ствола после выстрела в прорези казенника расположен выбрасыватель, действующий автоматически при открывании затвора.
Затвор имеет предохранительный механизм, позволяющий открыть затвор обычным путем (поворотом рукоятки) только после выстрела. Если необходимо открыть затвор до выстрела, например, для обучения расчета, то необходимо переключить выключатель предохранителя.
Для предотвращения выпадания гильзы и снаряда из канала ствола при заряжании под большими углами возвышения, в верхней части поршневого гнезда казенника имеется механизм удержания гильзы.
Если ствол не соединен (или соединен ненадежно) с противооткатными устройствами, то открыть затвор и зарядить орудие нельзя, так как открыванию затвора препятствует стопор механизма взаимной замкнутости.
Лафет гаубицы-пушки состоит из следующих основных частей:
— люльки с противооткатными устройствами,
— верхнего станка,
— механизмов наводки (подъемного и поворотного),
— уравновешивающего механизма со щитками,
— нижнего станка с двумя станинами и боевым ходом,
— щитового прикрытия для защиты от пуль и осколков,
— прицельных приспособлений в виде прицела и панорамы.
Благодаря конструкции лафета, обеспечивающего угол возвышения до 65°, а также наличию широкой номенклатуры выстрелов с 13 переменными зарядами гаубица-пушка МЛ-20 представляет собой орудие с уникальными возможностями маневра огнем. Она обладает характерными для гаубиц навесными траекториями и высокими начальными скоростями снаряда, свойственными пушкам.
К гаубице-пушке МЛ-20 применяются следующие выстрелы раздельного гильзового заряжания:
— 152-мм выстрел с осколочно-фугасной пушечной гранатой ОФ-540,
— 152-мм выстрел с осколочно-фугасной стальной гаубичной гранатой ОФ-530,
— 152-мм выстрел с осколочной гаубичной гранатой сталистого чугуна О-530А,
— 152-мм выстрел с бронебойно-трассирующим остроголовым снарядом БР-540,
— 152-мм выстрел с бетонобойным гаубичным снарядом Г-530.
Дальность стрельбы осколочно-фугасной гранатой ОФ-540 весом 43,56 кг с начальной скоростью 655 м/с составляет 17230 м. При установке взрывателя на осколочное действие она наносит поражение осколками по фронту на 40 м и в глубину до 8 м.
Бронебойно-трассирующий снаряд БР-540 при стрельбе прямой наводкой на дистанции до 800 м пробивал броню всех танков противника. При попадании в башню он срывал ее с погона. Бывали сражения, когда эти башни буквально летали в воздухе.
Конструкция подрессоренного лафета со сдвоенными колесами с резиновыми шинами и наличие также подрессоренного передка позволяли транспортировать орудие средним артиллерийским гусеничным трактором с относительно высокой скоростью до 25 км/ч.
Время перевода орудия из походного положения в боевое и обратно составляло 8-10 минут.
Гаубица-пушка МЛ-20 производилась в течение всей войны и поступала на вооружение армейской артиллерии и артиллерии резерва Верховного Главнокомандования.

ТТХ 152-мм гаубицы-пушки обр. 1937 г. (МЛ-20)
Калибр, мм 152
Длина ствола, калибров -
Начальная скорость снаряда, м/с 655
Наибольший угол возвышения, град. 65
Угол склонения, град. -2
Угол горизонтального обстрела, град. 58
Вес в боевом положении, кг 7270
Вес в походном положении, кг 7930
Скорострельность, выстр./мин 3-4
Наибольшая дальность стрельбы, м 17230
Дальность прямого выстрела, м -
Бронепробиваемостъ при угле встречи 60 ° на дальности:
- 500 м, мм -
- 1000 м, мм -
Вес осколочно-фугасного снаряда, кг 43,56