1938年2月，蘇聯炮兵總局制定了新型203mm榴彈炮的設計需求，要求其兼具大口徑火力與更高的戰術機動性。

當時蘇軍裝備的B-4型203mm榴彈炮行軍重量約17.7噸，需要使用履帶式牽引車（如“共產國際”和“伏羅希洛夫”）才能牽引，所以在軍級部隊作戰操作被認為過於複雜。當時需要一種口徑相同，但可由常規火炮牽引車拖曳，且行軍狀態轉為戰鬥狀態所需時間更短的新型火炮。拉爾馬什工廠提出了U-3項目——一款在最初設計上就超越時代的武器。

由弗拉基米爾·尼古拉耶維奇·西多連科領導的設計局提出一個基金的設計方案：採用托盤式炮架結構，從而可以設置兩個射擊位置。在高位模式下，炮架高度為1680mm，榴彈炮可以60°仰角進行射擊，從而打擊位於反斜面上的目標。在低位模式下，炮架降低到托盤上，提高了低仰角射擊時的穩定性。

這種設計有效結合了攻城榴彈炮和大威力火炮的特性，無需改變炮架機構即可改變射擊模式。然而，這項創新設計也帶來了操作不便的難題。

U-3榴彈炮炮管採用無襯管設計，便於在連續發射重約100千克的重型高爆榴彈後，對炮膛磨損進行維修。炮閂完全沿用了B-4榴彈炮的設計：活塞式結構，通過螺杆結構實現閉鎖，並帶有機械式半自動退殼裝置。這種設計確保了技術的連續性，還可以利用現有的生產設施。

手動操作的高低機為扇形機構，可以保持60°仰角以下的穩定射擊。液壓反後坐裝置和位於炮管下方的液氣復進器構成後坐力控制機構。

1939年秋季的工廠測試暴露出嚴重問題。U-3的行軍重量超過12噸，對於蘇軍標準的5噸級火炮牽引車而言過重。在鬆軟地面上，牽引車容易打滑，行軍速度很少超過12～15千米/小時。此外，用於將炮架降至托盤上的液壓系統也不可靠——將火炮恢復射擊位置所需時間超過20分鐘，這對於軍屬炮兵來說是不可接受的。

1940年夏季的軍方測試暴露了該炮更多的問題。審核委員會指出，炮管俯仰調節速度過快，高低機設計存在缺陷。只能採用托盤支撐射擊方式，無法使用炮輪作為輔助支撐方式進行射擊。全裝藥射擊時會給後坐控制機構帶來過大的壓力，造成可靠性問題。

同時，U-3榴彈炮的彈道性能相當不錯。重型高爆榴彈的炮口初速超過600米/秒。最大射程約17千米，與B-4榴彈炮相當，優於M-40實驗榴彈炮。審核委員會認為，全裝藥的情況下，U-3的射擊精度在所有參與測試的火炮系統中最佳。

西多連科對審核委員會的結論提出異議，堅持認為U-3榴彈炮已經通過了測試，並且表示暴露出的缺陷可以通過改進機械結構和改進液壓系統來解決。

二戰期間，U-3榴彈炮項目重新啟動。1942年春季，改進後的U-3榴彈炮與“街壘”工廠設計局研製的BL-39榴彈炮進行了對比測試。

審核委員會的測試報告自相矛盾：一方面，委員會認為U-3榴彈炮整體設計簡潔，重量比同口徑的B-4榴彈炮更輕，且射擊精度極佳；另一方面，委員會發現了嚴重的設計缺陷。

在仰角為45°時，液壓反後坐裝置將後坐距離延長到1340mm，而非計算出的880mm。這意味着在鬆軟地面上射擊時，炮尾可能會觸地。此外，在操作重型炮管時，高低機承受了過大的壓力，缺乏足夠的安全冗餘。

U-3榴彈炮的歷史堪稱大膽的工程理念超越工業能力的經典案例。這門炮擁有諸多客觀優勢：更高的射擊精度，獨特的發射方式，以及相比笨重的B-4榴彈炮更加簡單的結構。

然而，正是那些使其具備出色性能的超前設計——托盤支撐結構、複雜的液壓系統，以及難以承受全裝藥發射重型榴彈後坐力的後坐力控制機構，成為在研發階段難以解決的難題。