1949年，伊热夫斯克枪械师弗拉季米诺夫研制出压倒西方主流0.50口径（12.7毫米）的ZPU系列14.5毫米口径高射机枪，能够射击2000米内的空中目标和1000米内的地面目标。该枪50年代初开始装备部队，直到近年来俄联邦军队在车臣进行的作战中也经常出现它的身影。
2001年底，日本海上保安厅在东海水域与所谓的“********船”发生枪战并击沉该船，在次年9月打捞出水后发现该船赫然配备有一挺ZPU-2型高射机枪及31发子弹，与此前交火中弹的日本船只上遗留的弹痕吻合。
该枪自动方式为枪管短后坐式。为了提高射速，装有膛口助退器。闭锁方式为机头回转式。闭锁时，机头的断隔螺与枪管上的断隔螺扣合。供弹方式为弹链供弹，属双程进弹、单程输弹。改变供弹机构中几个零件的位置，即可反向供弹，便于多联安装。
发射方式为连发射击。击发后，枪管与枪机一起后坐，走完自由行程时，加速器上的外滑轮在机匣上的开锁加速槽上滚动，迫使机头回转，实现开锁。同时，由于加速器的作用，加速枪机体后坐，从而使枪机体进一步带动机头一起后坐，并完成其他自动动作。
四联枪架由底座、托架、摇架、方向机、高低机、平衡机及瞄准具平行架等组成，整个枪架与炮架构造相接近。该枪采用光学瞄准具，由斜距装定器、斜距修正器、航路航速装定器、平行瞄准器、航路确定器、高射瞄准镜以及平射瞄准镜等组成。此外，在枪身上尚有机械瞄准具，准星为圆柱形，表尺为正切型U形表尺。
其枪身重49.1公斤，枪管长1346毫米，内有8条右旋膛线。该枪发射苏联14.5毫米枪弹，包括有穿甲燃烧弹、穿甲燃烧曳光弹，发射穿甲燃烧弹时初速为990米/秒，战斗射速150发/分（单管），有效斜射击距离为2000米。
ZPU系列高射机枪可多管联装，枪架上装有轮子，便于用汽车牵引，机动性好，配有光学瞄准镜，大大提高了射击威力。以最受欢迎的四联装高射机枪为例，它是将4挺ZPU-1高射机枪的枪身装在一台四轮车体架上，其瞄准镜与枪架实现整合，枪架安装在四轮双轴车座上，可用卡车牵引，瞄准镜安装在枪架上，其上装有照明装置，可在夜间进行瞄准射击。
自ZPU系列14.5毫米口径高射机枪列装苏军以及东欧国家部队后，极大地提高了其地面部队的有效作战空域，增强了对空作战的能力，但14.5毫米高射机枪仍存在着体积大、过于笨重的缺点，只能以牵引方式在公路上或在平坦的地形上遂行作战任务，一旦遇到山地、丛林、峡谷等复杂地形时则显得极不适应。