В 1940 г. после более чем 20-летнего перерыва на вооружение РККА начали поступать 37-мм автоматические зенитные пушки. В связи с этим руководство ВВС приняло решение оснастить часть истребителей и штурмовиков Ил-2 37-мм автоматическими пушками с использованием снарядов от 37-мм армейского зенитного автомата обр. 1939 г. (61-К). За разработку 37-мм авиационной пушки взялись параллельно ОКБ-15 и ОКБ-16.

37-мм авиационная пушка Ш-37 была создана в ОКБ-15 под руководством Шпитального. В начале 1941 г. пушка прошла летные испытания на истребителе ЛаГГ-3.

Автоматика пушки работала за счет отвода газов. Питание магазинное.

Вес пушки с магазином на ЛаГГ-3 — 208,4 кг, на Ил-2 — 302,5 кг. Темп стрельбы на ЛаГГ-3 — 184 выстр./мин, на Ил-2 —169 выстр./мин.

В конце июня 1941 г. было решено в течение 45 дней изготовить 40 пушек для войсковых испытаний.

В 1941 г. завод № 74 изготовил 40 пушек Ш-37, а в 1942 г. — 196. В дальнейшем производство пушек Ш-37 было прекращено в связи с принятием на вооружение НС-37.

В начале 1942 г. в 42-й истребительный полк поступили самолеты ЛаГГ-3 с 37-мм мотор-пушкой Ш—37.

В августе 1942 г. была выпущена малая серия (22 самолета) Як-7—37 с мотор-пушкой Ш-37, которые также проходили войсковые испытания в 42-м истребительном авиационном полку.

В конце 1941 — начале 1942 г. производилась установка двух крыльевых пушек Ш-37 на штурмовиках Ил-2. Из-за большого магазина на 40 патронов пушка не поместилась в крыле, и ее пришлось опустить вниз, поместив в громоздкие обтекатели. Низкое расположение пушек приводило к увеличению пикирующего момента при стрельбе из пушек, клевкам самолета и снижению меткости огня.