Модернизация орудий заключалась в удлинении стволов, увеличении зарядных камер, усовершенствовании лафетов и прицельных приспособлений, создании снарядов улучшенной формы. Так, удлинением ствола 76-мм дивизионной пушки образца 1902 года и изменением конструкции лафета конструктору Н. Сидоренко удалось повысить дальность стрельбы с 8500 до 13 295 м. В результате модернизации 107-мм пушки образца 1910 года предельная дальность стрельбы увеличилась с 11 700 до 16 250 м. А введение металлических обрезиненных колес повысило допустимую скорость передвижения с 6 до 12 км/ч. Для уменьшения отката ствола при выстреле был введен дульный тормоз.
В 1929 году Реввоенсовет республики утвердил систему артиллерийского вооружения на первую пятилетку. В этом документе были определены состав и соотношение всех видов артиллерии, указаны калибры орудий, их назначение и основные тактико-технические требования. Согласно этой системе за пятилетку следовало создать новые орудия для батальонной, полковой, дивизионной, корпусной, тяжелой и зенитной артиллерии. В 1931 году на вооружение Красной Армии были приняты 122-мм корпусная пушка и 203-мм гаубица, оказавшаяся особенно удачной. Позже ее лафет стал основой целого семейства орудий большой мощности.
Если упомянутые орудия относятся к категории тяжелых орудий, необходимость которых была очевидной еще до первой мировой войны, то принятая в том же году 76-мм зенитная и в 1932 году 45-мм противотанковая пушки олицетворяли собой крупный успех советских конструкторов в разработке новых видов артиллерийского вооружения. Зенитная пушка конструкторов Г. Тагунова и Н. Горохова с досягаемостью по высоте в 9500 м почти в 1,5 раза превосходила в этом модернизированную в 1928 году пушку Ф, Лендера и требовала значительно меньшего времени для перевода из походного в боевое положение. 45-мм противотанковая пушка, разработанная под руководством П. Беринга, была самой мощной в мире, она пробивала броню всех существовавших в то время танков.
Работая над орудиями непосредственной поддержки пехоты, коллектив конструктора И. Доровлева вел поиски в двух направлениях: с одной стороны, разрабатывались мортиры — обычный тип нарезной артиллерии, с Другой — минометы — гладкоствольные орудия, стреляющие оперенными снарядами — минами. К 1931 году стали ясны преимущества минометов. Выполняя те же боевые задачи, что и мортира, миномет получался значительно легче, а точность его стрельбы — выше. Сравнительно небольшая сила отдачи при выстреле позволила отказаться от громоздких противооткатных устройств. Группа Доровлева установила и основную конструктивную схему минометов — так называемую схему мнимого треугольника (ствол — двунога — опорная плита), ставшую потом основной для минометов, заряжаемых с дула.
В марте 1934 года Совет Труда и Обороны принял постановление «О системе артиллерийского вооружения РККА на вторую пятилетку». Конструкторам предстояло разработать целую гамму новых артиллерийских систем, в том числе самоходных и универсальных. Идея универсализации проникла к нам с Запада. Именно там, стараясь ошеломить своих конкурентов, некоторые фирмы стали разрабатывать орудия, способные выполнять несколько задач — стрелять и по самолетам, и по наземным целям, выступать в роли и гаубицы, и пушки, и т. д. Идя по этому пути, зарубежные конструкторы разработали бикалиберные орудия — на одном лафете батальонной пушки устанавливали рядом два ствола разных калибров или помещали один ствол в другом. Из одного ствола можно было вести огонь по пехоте, а из другого в случае надобности — по танкам. Некоторые конструкторы изменением угла возвышения и заряда превращали одно и то же орудие то в гаубицу, то в пушку. Много усилий затратили на то, чтобы в одном орудии совместить свойства полевой и зенитной пушек.
14 июня 1935 года на одном из полигонов состоялся показ и испытания опытных образцов орудий, на котором присутствовали руководители партии и правительства. На состоявшемся затем совещании были вскрыты недостатки, а порой и вредность универсализации, подчеркнуто, что орудие должно разрабатываться для выполнения специфических задач. Особенно подчеркивалось, чтобы при высокой маневренности, дальнобойности, скорострельности и меткости орудия были простыми по устройству, надежными в бою, дешевыми в производстве. Эти выводы совещания и легли в основу программы коренного перевооружения артиллерии, претворение которой в жизнь началось накануне второй мировой войны. А условия для выполнения этой программы в нашей стране уже были. За годы первых пятилеток окрепла оборонная промышленность, выросли кадры замечательных конструкторов, впоследствии Героев Социалистического Труда В. Грабина, И. Иванова, Ф. Петрова и Б. Шавырина, возглавивших проектно-конструкторские коллективы. Период работы над «Системой артиллерийского вооружения на третью пятилетку», утвержденной в 1937 году, оказался самым плодотворным в истории советской артиллерии.
