С появлением в авиации управляемых ракет малой дальности роль пушек в воздушном бою уменьшилась, из основного оружия истребителя она превратилась во вспомогательное - оружие последнего шанса.
ГШ-301 - это первая серийная отечественная авиационная пушка, имеющая водяное охлаждение. В кожухе пушки находится спирт объемом 700 см3. В процесс стрельбы при нагревании ствола спирт превращается в пар. Пароспиртовая смесь проходит по винтовой проточке на стволе, охлаждая ствол, а за тем выходит наружу.
Управление стрельбой — дистанционное от источника тока напряжением 27В
Автоматика ГШ-301 основана на принципе короткого хода ствола, запирание ствола клиновым затвором, подача боеприпаса броского типа, осуществляется специальным досылателем, питание ленточное. Снаряд пушки оснащен электро капсюлем, то есть для его срабатывания на него подается ток. Для комплектации патронных лент используются стальные звенья 9-Н-623, осколочно фугасные зажигательные патроны 9-А-4002 и бронебойно трассирующие патроны 9-А-4511, предназначенные для поражения легко бронированных и легко уязвимых наземных, надводных и воздушных целей. Управление стрельбой - дистанционное от источника тока напряжением 27В.
Пушкой ГШ-301 оснащены все современные российские истребители - Миг-29, Миг-35, Су-27, Су-30, Су-33, Су-34, Су-35, Су-47, Ил-102, Як-38, Як-141.
По сравнению с НР-30 того же калибра ГШ-301 обладает вдвое большей скорострельностью и массой залпа при на треть меньшем весе. Но эта артиллерийская система имеет и большую отдачу — 8 т, из-за чего в начале эксплуатации МиГ-29 при стрельбе отмечались случаи отказов оборудования, «выбиваемого» сотрясениями.
Места крепления пушки на установке: передняя опора - сферическая поверхность корпуса, воспринимающая усилие отдачи и передающая его на силовую опору установки; задняя опора - направляющие казенника, фиксирующие пушку в установке от поворота вокруг продольной оси; дополнительная опора - цилиндрическая поверхность дульной части ствола, поддерживающая ствол в установке.
Пушка разработана в ГУП «Конструкторское бюро приборостроения» (г. Тула) под руководством В. П. Грязева и А. Г. Шипунова и поступила на вооружение в начале 1980-х годов. Производиться на Ижмаше.