当1949年苏联成功试爆第一颗原子弹时，其对苏联的国防意义不言而喻，不过苏联并没有高兴太久，因为核武器很快就进入小型化竞争时代，美国于1953年推出了M-65“原子安妮”核大炮;一石激起千层浪，消息传到苏联，本着别人有我也要有的思想，苏联高层下令研发原子大炮，这就是2A3和2B1的由来。
按照高层的想法，核大炮一定要比M-65更好，威力更大，这样才能体现出技术优势，不过高层显然高估了当时苏联在核武器小型化方面的技术实力。
1955年，苏联2A3核大炮项目正式启动，原本苏联就缺少超大口径火炮的设计建造经验，而核炮弹又难以缩小，幸好苏联在大约10年前曾搞过战列舰计划，遗留了406毫米舰炮的有关技术资料，以此为基础很快解决了炮的问题。
真正的困难其实是底盘，火炮仅炮弹就重达570千克，如此巨炮难有装甲底盘能够承受，设计师在IS-8重型坦克底盘的基础上，通过延长车体勉强解决了这个问题。
为了降低整车重量，火炮性能被削减，降低了膛压等参数，这导致火炮射程降低不少，只有25.6千米;尽管如此，这款自行核大炮仍然重达64吨，加上炮管延伸带来的重心变化，几乎只具备拖拉机一般的机动性。
与当时的敞开式自行火炮结构差不多，2A3整体布局没有什么特别，火炮安置在车体后部，以平衡前伸炮管的重量，车体左后方还有一架小型的起吊设备，用于弹药的吊运。
设计是基本完成了，但是2A3的实用性非常低，在测试工作中，这门巨炮的每一次射击，都会产生巨大的后坐力，甚至将车体向后推出数米，这样的冲击力车体无法承受，每一次试射车体都会出现裂纹等情况，这种近似于一次性使用的大炮有什么作用呢?
另外火炮射程太短，当25.6千米的极限射程与炮弹27千米的最大辐射区相比较的时候，简直就是让士兵去送死，高层给出的借口是火炮有封闭式的战斗室，在外也能穿防护服，这样一辆开炮就有散架风险的自行火炮，不知道哪个士兵敢呆在里面，就算有防护服，又有多少士兵敢长时间穿着它暴露在高辐射区域。
当然2A3的射速也很慢，借助设备的辅助，也只有5分钟/发的射速，比280毫米口径的M-65可差了一大截，好在它是原子大炮，基本上一发就能解决目标，射速什么的无关紧要。
1957年，并不成熟的2A3仍然坚持服役，它与2B1一起参加了40周年庆典，由此可见它们俩的作用其实宣传意义更重要，他们巨大的炮管也确实很有震撼力，不管是提升本国士气还是震慑对手，所能发挥的作用比直接运一枚核弹到庆典上还给力。
然而参加庆典的核大炮效果并没有达到苏联设想的那么好，因为本身是一种“撒手锏”一般的秘密武器，关于它的信息透露非常少，西方国家只能通过庆典上的照片之类的揣测分析。
按照惯例，西方国家给2A3取了一个新的代号，叫SU-310，大概就是指这是一种310毫米口径的自行火炮，显然西方国家严重低估了2A3的火炮口径。
本来想借此宣扬苏联军事力量，结果西方居然敢小看苏联，认为苏联没有设计建造超大口径火炮的能力;另一方面来说，就算是310毫米口径，苏联在核炮弹小型化方面也有所不足，与M-65的280毫米口径仍有差距，并且整车近20米的长度，使用起来也非常费劲。
核大炮在武器发展史上本身就是一个过客，它以复杂的结构换来的是不相称的作战效率，在弹道导弹和火箭技术的进步下，核大炮很快就被淹没，R-11这类短程弹道导弹成为新的宠儿。
