С 1932 года пушки 20К серийно производились на заводе № 8. 45-мм пушки 20К устанавливались на танках Т-26, БТ-5, БТ-7, Т- 35, Т-70 и Т-80, а также на бронеавтомобилях БА-3, БА-6, БА-10, БА- 11 и ПБ-4.
25 октября 1938 года на рембазе № 6 испытана 45-мм танковая пушка 20 К, установленная на танке МС- 1- При этом в башне танка не произвели никаких изменений за исключением постановки специальной коробки для маски с пушкой. Было сделано 30 выстрелов. Испытания прошли успешно. В дальнейшем несколько десятков танков МС-1 были перевооружены 45-мм пушкой 20К и поступили на вооружение укрепрайонов, где использовались в качестве самоходных установок или как доты зарывались в грунт. К 22 июня 1941 года 68, а по другим сведениям 75 танков МС-1 с 45-мм пушкой было на ходу.
В 1941 году заводу № 8 выдано задание на 2664 45-мм танковых пушек 20К, и в дальнейшем свертывания производства 20К не планировалось, так как они должны были поступить на вооружение нового основного танка сопровождения пехоты (Т-50 или Т-126СП).
С 1942 года производство пушек 20К было перенесено на завод № 235, где они производились до 1943 года включительно.
Изготовление 76-мм танковых пушек
| Год | 1932 | 1933 | 1934 | 1935 | 1936 | 1937 | 1938 | 1939 | 1940 | 1941 | 1942 | 1943 | Итого |
| Число изготовленных пушек | 10 | 2099 | 2005 | 2443 | 2236 | 1988 | 3604 | 3949 | 3230 | 2759 | 5090 | 3040 | 32453 |
Пушки 20К несколько раз модифицировали. Так, обр. 1934 года отличался от обр.1932 года устройством полуавтоматики, противооткатных систем, подъемного механизма и т. д., а в обр. 1938 года был введен электроспуск.
В 1938 году на часть танков Т26 и БТ-7 начали устанавливать прицел «ТОС» со стабилизацией линии прицеливания в вертикальной плоскости для 45-мм пушек обр. 1938 г. с электроспуском. Стабилизация осуществлялась с помощью гироскопа,
подвешенного в головной части прицела в кожухе. В начале войны эту систему сняли с вооружения из-за недостаточного освоения в войсках, конструктивных и эксплуатационных недостатков.
Вообще говоря, приоритет стабилизации танковых орудий принадлежит России. 9 февраля 1916 года комиссией под руководством генерала Маниковского был рассмотрен проект гироскопического двухплоскостного стабилизатора, разработанного камер-юнкером П.П.Шиловским. Стабилизатор предназначался для 47-мм одноствольной пушки Гочкиса, установленной на бронеавтомобиле.
Вскоре приняли решение изготовить опытный экземпляр установки.
В 1936 году в Военной Электротехнической академии РККА по проекту инженера Рождественского был изготовлен опытный образец механизма автоматической подачи к 45мм танковым пушкам. Заводу было поручено отладить этот механизм и начать его серийное производство, но завод два года тянул, а затем вообще отказался от задания.