Опытный образец новой 45-мм противотанковой пушки был изготовлен на заводе № 8 и получил заводской индекс 53-К. После заводских испытаний он был отправлен на НИАП. За время испытаний в августе — сентябре 1937 года было сделано 897 выстрелов, из них 184 с бетона. Система была испытана возкой на расстояние 684 км. Испытания стрельбой 45-мм пушка выдержала. При возке сломалась пружина подрессоривания.
В ноябре 1937 года завод № 8 изготовил опытную серию в 6 штук 45-мм пушек, которые отличались от штатных (образца 1932 года). Из шести опытных орудий № 1, 2, 3, 4, и 6 были предназначены для войсковых испытаний, а № 5 — для нужд завода. В декабре 1937 года — январе 1938 года эти пушки прошли заводские испытания на полигоне завода № 8.
22 января пушка № 3 (ствол № 0734) с передком Я-3 была отправлена на НИАП, куда прибыла 28 января. В ходе заводских испытаний на заводе из неё было сделано 605 выстрелов. После доставки сотрудники НИАПа разобрали пушку, а потом неправильно собрали, в результате чего часть деталей была приведена в негодность.
В ходе полигонных испытаний на НИАПе было сделано 1208 выстрелов (798 бронебойным и 419 осколочным снарядом). Скорострельность при ручном спуске одинакова у обеих (образцов 1932 и 1937 года) пушек при стрельбе без исправления наводки, а на кнопочном (механическом) спуске была на 13% выше, чем у образца 1932 года при стрельбе бронебойными снарядами и на 6% выше, чем при стрельбе осколочными снарядами. За время стрельб было отмечено 16 отказов полуавтоматики, в том числе 3 при осколочных снарядах и 13 при бронебойных. Часть отказов произошла из-за качества гильз. После 281-го выстрела сломался винт инерционного тела полуавтоматики. В целом работа полуавтоматики признана удовлетворительной.
В ходе полигонных испытаний система прошла 2074 км. Скорость возки по булыжнику 30—35 км/ч, по шоссе 50—60 км/ч, по пересечённой местности (без передка) 15—30 км/ч. При возке система была устойчива. В начале 1938 года были проведены войсковые испытания трёх 45-мм пушек 53-К (№ 1, 2 и 4 опытной серии) с передками Я-3. В испытаниях участвовало 6 тягачей типа «Комсомолец». Во время войсковых испытаний сделано в среднем 450 выстрелов на ствол, при этом полуавтоматика работала безотказно. В ходе войсковых испытаний произведён пробег Москва — Харьков — Краснодар.
24 апреля 1938 года пушка 53-К была принята на вооружение под названием 45-мм противотанковая пушка образца 1937 года. 6 июня 1938 года она была запущена на серийное производство. Выпуск осуществлялся на заводе № 8 в Калининграде. В конце 1940 года производство было остановлено и вновь возобновлено после начала войны. Сперва на прежнем месте, а после эвакуации предприятия — в Свердловске. В 1942–1943 годах 13 275 пушек выпустил завод № 172. В ноябре 1941 года к изготовлению пушек подключился завод № 235 в Воткинске, где по 1944 год было сдано 24 670 экземпляров.
