在1943年8月，蘇聯決定停止生產SU-122突擊炮，這一行為引起了前線指揮官的不滿，因為SU-122安裝的122毫米榴彈炮在戰場上大有用處，經常硬抗傷害去攻擊那些火力點，是步兵的好幫手。反觀接替SU-122的SU-85，它的85毫米火炮雖然穿甲能力更強，但榴彈殺傷能力卻弱了很多。
SU-122
以上兩種裝備各有優劣，SU-122本就是應急設計，主炮原本是牽引式榴彈炮，沒怎麼改就裝在底盤上，這導致車內空間非常狹窄，戰鬥射速很慢，穿甲彈已不足以應付德軍的新式重甲坦克，並且整車有點前重後輕。SU-85整體設計比較合理，軍隊認為它最大的缺點就是前文提到的榴彈殺傷力弱。以上矛盾最終促使蘇聯着手研製“中型自行火炮”，工廠於1943年9月~10月間提出了4個設計方案，其中就包括SU-D15（工廠編號）。
SU-85
SU-D15的基本布局和SU-122一樣，都是以T-34中型坦克底盤為基礎，車體後部是發動機艙，前部車體中軸線上安裝了一門152毫米榴彈炮，駕駛員在火炮左側，車長在火炮右側。主炮是用牽引式152毫米D-1榴彈炮修改而來的D-15，火炮製退器結構更加緊湊，炮座直接使用85毫米坦克炮的，但T-34的底盤承受能力畢竟有限，炮管比原版縮短了17％，炮彈初速度降低了約25％。
D-1
這並不意味着火炮威力大幅減弱，該炮發射分裝彈藥，彈頭重40千克，彈種有破片彈、高爆破片彈，最大射程在10~12千米。新研製的破甲彈在1944年完成，這種炮彈可以擊穿250毫米厚均質鋼裝甲，足以威脅“虎”、“豹”。不過D-15的缺點還是比較明顯，戰鬥射速別指望有多快，而且彈藥初速度只在500米/秒左右，彈道較彎曲，遠距離射擊對炮手技巧和運氣都是考驗。
設計師曾提出了一個折中的武器方案，武器更換為122毫米D-25坦克炮，也就是IS-2重型坦克上使用的那門長身管炮，突擊炮的名字也重新命名為SU-D25，不過這個想法沒有實施。
據稱SU-D15的重量比SU-85重了1.5噸，這樣算來其重量應該在31噸左右，車體正面傾斜焊接了45毫米軋制鋼裝甲，炮盾厚60毫米，車體兩側裝甲也有45毫米，不過是垂直安裝，車尾裝甲厚40毫米。整體來看SU-D15和防護和SU-85處於同一水平。
SU-D15的動力為一台V-2-34柴油發動機，與SU-122是一樣的，兩者的重量相差不大，因此機動能力可能也差不多，最大行駛速度應該能達到50千米/小時。SU-D15因為火炮和彈藥架占用了過多內部空間，油箱容量被大幅壓縮，行程受到影響。設計師開發了一種凸耳零件，在越野時可以用螺栓間隔固定在履帶板上，提高履帶抓地力，這似乎是不錯的設計。
ISU-152
SU-D15沒有建造過原型車，委員會認為該車存在難以接受的缺陷，比如前部太重不利于越野，前負重輪懸掛負擔太大易發生故障，車內空間小彈藥攜帶量低。拒絕SU-D15還有一個更現實的原因，那就是蘇聯已經開始量產ISU-152重型自行火炮，再生產SU-D15除了浪費資源也沒什麼實際意義。
