Пушка разработана в 1940 г. конструкторским бюро под руководством М.Н. Логинова и состоит из автомата, автоматического зенитного прицела, станка с механизмами наводки, уравновешивающим механизмом и щитовым прикрытием и из повозки.

Автомат включает в себя ствол с затвором, механизмы автоматического заряжания (магазин и лоток с досылателем), противооткатные устройства и люльку. Все действия, необходимые для производства выстрела (открывание затвора, взведение ударника, выбрасывание гильзы, подача и досылка патрона, закрывание затвора и спуск ударника), происходят автоматически, за счет использования энергии отдачи.

Стрельба из пушки может вестись непрерывным (автоматическим) или одиночным огнем. При этом обеспечивается скорострельность до 240 выстрелов в минуту.

Пушка имеет вертикальный клиновой затвор, который действует при стрельбе автоматически. Для открывания затвора вручную при первом заряжании или перезаряжании имеется ручка, расположенная на люльке.

Механизмы автоматического заряжания состоят из магазина и лотка с досылателем. Пока в магазине имеются патроны, механизмы обеспечивают непрерывную автоматическую подачу патронов на лоток досылателя и досылку их в патронник ствола. Магазин имеет механизм взаимной замкнутости, при помощи которого стрельба автоматически прекращается в тех случаях, когда заряжающий не успевает вложить в магазин очередную обойму с патронами, и возобновляется при вкладывании обоймы с патронами без всякого перезаряжания.

Ствол пушки снабжен легко сменяемой трубой, замена которой производится в случае сильного нагрева при непрерывной стрельбе, а также в случае ее повреждения. Для предохранения наводчиков от ослепления при выстреле и для смягчения резкости звука выстрела на ствол установлен пламегаситель.

Механизмы вертикальной и горизонтальной наводки расположены на станке с правой стороны. Скорость вертикальной наводки составляет 7°30/ за один оборот маховика поворотного механизма. Угол вертикального обстрела составляет от -10° до +85°. Угол горизонтального обстрела не ограничен.

Управление огнем из пушки осуществляется с помощью автоматического зенитного прицела. Прицел обеспечивал решение задач встречи снаряда с целью, то есть выработку упрежденных координат цели по входным данным: наклонной дальности, скорости, курсу и углу пикирования или кабрирования цели.

Для стрельбы из 25-мм автоматической зенитной пушки обр. 1940 г. применялись унитарные патроны с осколочно-зажигательными трассирующими гранатами или бронебойно-трассирующими снарядами.

Осколочно-зажигательная трассирующая граната предназначалась для стрельбы по воздушным целям. Граната имела головной взрыватель К-20 мгновенного действия. Если граната не попадала в цель, то во избежание поражения своих войск осколками при ее падении примерно через 5 секунд после взлета производилась самоликвидация гранаты в воздухе. Самоликвидация производилась через трассер.

Бронебойно-трассирующий снаряд предназначался для стрельбы по легким танкам и бронемашинам. Снаряд сплошной (не имел разрывного заряда).

Средством воспламенения служила капсюльная втулка КВ-2.

На малой и средней дальности снаряд пробивал броню всех легких танков и бронемашин противника.

С учетом опыта использования пушки для стрельбы по наземным целям начиная с 1943 г. пушка выпускалась со щитовым прикрытием, предохранявшим расчет и материальную часть пушки от поражения пулями и осколками снарядов.

Для транспортирования пушки использовалась четырехколесная повозка с независимым подрессориванием для каждого колеса. Колеса автомобильного типа с шинами, наполненными губчатой резиной.

Для возможности изменения направления движения орудия передний ход сделан поворотным.

В боевом положении повозка не отделялась, а использовалась в качестве основания. При переводе из походного в боевое положение пушка опускалась на четыре опоры посредством поворота осей переднего и заднего ходов. Крестообразно расположенные опоры придавали пушке необходимую устойчивость во время стрельбы в любом направлении при всех углах возвышения.

Плавное и легкое опускание и подъем пушки при переводе ее из походного положения в боевое и обратно обеспечивалось специальными пружинными амортизаторами, находящимися внутри переднего и заднего концов продольной балки повозки.

Для того чтобы перевести пушку из походного положения в боевое натренированному орудийному расчету требовалось 40–45 секунд.

Горизонтирование пушки производилось по уровням домкратами, расположенными на концах продольной балки, а также откидными боковыми упорами повозки.

Конструкция повозки позволяла транспортировать пушку по асфальтовому шоссе со скоростью до 60 км/ч, а по булыжной мостовой и грунтовым дорогам — со скоростью от 15 до 45 км/ч. Особенно высокой мобильностью обладали пушки, установленные на грузовых автомашинах ГАЗ-АА.

Некоторое количество пушек использовалось в виде стационарных зенитных установок. Они устанавливались на так называемых «столиках».

Общее количество 25-мм зенитных пушек обр. 1942 г., поставленных промышленностью Красной Армии в годы войны, составляет 4560 единиц.

В 1943 г. на базе 25-мм зенитной пушки обр. 1940 г. была разработана спаренная 25-мм зенитная установка 94-КМ (два автомата 72-К). В течение 1944–1945 гг. Красной Армии было поставлено 337 таких установок, которые монтировались как на штатных повозках 25-мм зенитных пушек, так и на грузовых автомобилях ЗИС-11.