Необходимо было создать универсальную систему, способную заменить всю артиллерию ВДВ, к тому же по подвижности не уступающую боевым машинам десанта и имеющую возможность десантироваться с использованием штатных парашютнореактивных систем. Заказчик — ГРАУ открыло тему «Нона», по которой, кроме самоходки для ВДВ, должны были быть разработаны самоходное и буксируемое орудия для сухопутных войск и морской пехоты. Самоходное артиллерийское орудие (САО) для десантников в ГРАУ получило индекс 2С9 «Нона-С». Головным разработчиком новой артиллерийской системы был назначен Центральный научно- исследовательский институт точного машиностроения (ЦНИИточмаш), находящийся в подмосковном Климовске. Артиллерийское орудие 2А51 разрабатывало КБ Пермского машиностроительного завода (ныне ОАО «Мотовилихинские заводы»), боеприпасы — ГНПО «Базальт», шасси — Волгоградский тракторный завод. По одной из легенд, всегда возникающих при создании нового оружия, «ИОНА» — не женское имя, а аббревиатурное сокращение названия — «Новое орудие наземной артиллерии».
При выборе калибра орудия руководствовались следующим: боеприпасы САО не должны по могуществу уступать снарядам 122-мм гаубицы Д-30. А поскольку новой артсистемой предполагалось заменить минометы, выбор оказался прост— 120 мм. При этом можно было использовать все типы мин этого калибра, производящиеся отечественной промышленностью и имеющиеся на складах. Учитывая специфику действий десанта, новое орудие должно было быть способно вести стрельбу и боеприпасами вероятного противника. Первоначально 2А51 рассчитывалось на использование французских 120-мм мин, но в дальнейшем прошли испытание на пригодность и мины израильского, китайского, немецкого и испанского производства.
Заново пришлось создавать снаряды, поскольку в номенклатуре ГРАУ раньше такого калибра не было. В ГНПО «Базальт» были созданы выстрелы ЗВОФ54 с осколочно-фугасным снарядом ЗОФ49, ЗВОФ49 с осколочно-фугасным снарядом ЗОФ51, ЗВОФ55 с активно-реактивным осколочно-фугасным снарядом ЗОФ50 и кумулятивный выстрел ЗВБК14 с активно-реактивным снарядом ЗБК19.
Все снаряды имеют уже готовые нарезы на ведущем пояске, что обуславливается уникальной конструктивно-баллистической схемой «орудие — выстрел», впервые примененной на «Ноне-С». Конструктивно выстрел состоит из заряда в виде картуза, размещенного на трубке, которая на заднем торце имеет диафрагму, опирающуюся перед выстрелом на конусную часть ствола, а на переднем — элементы замкового устройства и снаряд с взрывателем. Перед стрельбой заряд и снаряд с помощью замкового устройства объединяются в унитарный выстрел, удобный для заряжания. Основной снаряд ЗОФ49 со стальным корпусом обладает мощным осколочным и фугасным действием. При разрыве 4,9 кг взрывчатого вещества A-IX-2 он дает до 3500 осколков массой от 0,5 до 15 г. Обеспечивается пробитие стальной брони толщиной 8 мм на удалении от точки разрыва 15 — 20 м и толщиной 12 — 14 мм — на удалении от точки разрыва 7 — 10 м. Толщина пробиваемой брони из легких сплавов в 2,5 — 3 раза выше. При установке взрывателя на фугасное действие в грунте средней плотности образуется воронка глубиной 2 м и диаметром 5 м. Стрельба производится только с места, как с закрытых позиций, так и прямой наводкой — без предварительной подготовки огневых позиций. Угол горизонтального наведения составляет 70° (по 35° на сторону) и ограничен бонками,приваренными снаружи башни. Вертикальное наведение возможно в пределах от -4° до +80°. Максимальная скорострельность — 10 выстр./мин. При стрельбе прямой наводкой по бронированным и другим целям 2С9 использует кумулятивный снаряд ЗБК19 со стабилизирующим оперением массой 13,17 кг, способный на дистанции прямого выстрела (около 500 метров) пробить броню приблизительно 600 мм толщиной.