29 августа 1941 года начались испытания 76-мм танковой пушки ЗИС-5, установленной в тяжелый танк КВ-1

Изначально предполагалось, что орудие получит ствол с баллистикой 76-мм зенитного орудия образца 1931 года (3-К). Новая система получила заводской индекс Ф-27, создавалась она силами КБ завода № 92 им. Сталина под руководством В. Г. Грабина. Пушка планировалась для установки в новые тяжелые танки. К 21 сентября 1940 года был изготовлен опытный образец орудия, его поставили в башню танка Т-28 и начали огневые испытания. К 26 сентября, после 600 выстрелов, выявились проблемы в работе противооткатной системы.  В феврале 1941 года систему переименовали в ЗИС-5, а в мае того же года разработку прекратили, причиной стало прекращение производства боеприпасов к 3-К. Однако спустя 2 месяца работы над орудием возобновили, но на сей раз использовался ствол с баллистикой 76-мм дивизионного орудия образца 1936 года (Ф-22). Испытания стрельбой в 612 выстрелов обновленная ЗИС-5 выдержала. 17 сентября Артиллерийский комитет Главного артиллерийского управления, рассмотрев результаты испытаний, постановил принять ЗИС-5 на вооружение Красной Армии как «76-мм танковую пушку обр. 1941 года, индекс ГАУ 52-ПТ-354В. При этом Артком потребовал от завода № 92 внести некоторые изменения в конструкцию орудия. Однако принятое на вооружение орудие с длиной ствола 50,8 калибров так и не пошло в серию по следующим причинам: каких-то особых преимуществ вариант со стволом от Ф-22 не имел, а на организацию выпуска стволов требовалось время. По этой причине в серию орудие ЗИС-5 пошло со стволом от 76-мм танковой пушки Ф-34, производство которых было налажено. Пушка устанавливалась в танки КВ-1 вместо Ф-32.