В конце 20-х XX века годов руководство страны приняло решение сосредоточить производство всех зенитных орудий малого и среднего калибра для армии и флота на заводе №8. В это число попали и 37-мм зенитные автоматы. Мощности завода и его инженерные кадры заставляли желать лучшего. Автоматического оружия завод никогда до этого не делал. Результат не замедлил сказаться: было сорвано не только производство 37-мм зенитных автоматов обр.1928, но и всех других типов.

В итоге, наша армия и флот до 1940 г. остались без скорострельных зенитных орудий. Вместо них приходилось довольствоваться 7,62-мм счетверенными "Максимами". Вместо автоматов было решено вооружить корабли и подводные лодки полуавтоматической 45/46-мм универсальной пушкой 21-К.

45/46-мм универсальная полуавтоматическая пушка 21-К была спроектирована в КБ завода №8 в 1932 г. Заводские испытания проведены с 27.06 по 02.07 июля 1933 г. Полигонные испытания прошли на НИАПе с 21.07 по 01.08.1933 г., а морские на подводных лодках типа "М" VI серии на Черном море 21-26 марта 1934 г. после чего система была передана для войсковых испытаний.

Согласно документации система 21-К представляла собой приспособление 45-мм противотанковой пушки обр.1932 г. 19-К к морскому станку. Тело орудия целиком заимствовано от 19-К и состояло из скрепленного ствола и кожуха. Затвор полуавтоматический, но полуавтоматика заводом №8 до 1935 года так и не была освоена, в результате чего пушки, изготовленные до 1935 г., не имели полуавтоматики, а только механизм, позволяющий затвору автоматически закрываться при досылке очередного патрона, открывание же затвора производилось вручную (так называемая "четвертьавтоматика"). В системах, изготовленных после 1935 г. была введена полуавтоматика инерционного типа.

Ствол орудия состоял из трубы и надетого на нее в горячем состоянии кожуха, составляющего одно целое с казенником; орудия позднего изготовления имели уже ствол-моноблок. Станок орудия представлял собой обычную тумбу без щита.

Серийное производство 45-мм пушек 21-К было начато на заводе №8 в 1934 г., за этот год было сдано 213 орудий, из которых 137 - для ВМФ и 76 - для плавсредств НКВД. За неимением других зенитных пушек 21-К устанавливались на все классы кораблей - от сторожевых катеров и подводных лодок до крейсеров и линкоров.

К началу 1941 г. в ВМФ имелось 1617 пушек 21-К (из которых 284 - на Черноморском флоте). В 1944 г. вместо 21-К в производство была запущена её модификация - орудие 21-КМ. Работы по модернизации 21-К были начаты в ОКБ-172 в 1942 г. Проект получил индекс ВМ-42. Головная серия в количестве 25 штук успешно прошла испытания в сентябре 1943 г., по окончании которых установки поставили на серийное производство под индексом В-21-КМ, позже именуемые просто 21-КМ. В 1944 г. было поставлено 486, 1945 г. - 373, 1946 г. - 140, и в 1947 г. - 50 пушек 21-КМ, после чего их производство было прекращено.

Основные отличия 21-КМ от 21-К в следующем: нарезная часть ствола увеличена на 1010 мм; инерционная полуавтоматика уступила место копирной; упрочен ствол и противооткатные устройства, что позволило стрелять большим зарядом; установка получила щит.

Наиболее серьезными недостатками обеих пушек была низкая скорострельность (практическая скорострельность не превышала 25 выстр./мин.) и то, что снаряд не имел дистанционного взрывателя (цель могла быть поражена только прямым попаданием). Как зенитная эта пушка была оказалась крайне малоэффективна. Уже в ходе войны по мере поступления 37-мм автоматов 70-К, а также 20-мм Эрликон и 40-мм Бофорс на кораблях начали повсеместно заменять ими полуавтоматические 21-К.