Вооружение БА-21 состояло из двух пулеметов ДТ – в башне и лобовом листе корпуса – с боекомплектом в 1890 патронов (22 диска уложены у кормового листа, 8 в передней части корпуса). Броневик оснащался радиостанцией 71-ТК со штыревой антенной.
В феврале 1938 года БА-21 направили на полигонные испытания, показавшие целый ряд преимуществ по сравнению с БА-20М. Несмотря на большую массу (2.925 т против 2,32 у БА-20М), новый броневик превосходил БА-20М по проходимости по плохим грунтовым дорогам, косогорам и спускам. Однако максимальная скорость БА-21 была меньше, чем у БА-20 – всего 52,5 км/ч против 90 км/ч. Тем не менее, поднимался вопрос о развертывании серийного производства БА-21 вместо БА-20, однако после того как отказались от серийного выпуска автомобилей ГАЗ-21, вопрос отпал сам собой.
Опытный образец БА-21 находился на НИБТ полигоне до сентября 1941 года, а затем, вместе с другими машинами музея полигона, был эвакуирован в Казань. После войны БА-21 вернули в Кубинку, и в настоящее время броневик находится в экспозиции Военно-исторического музея бронетанкового вооружения и техники.
Параллельно с разработкой БА-21 конструкторы Выксунского завода ДРО Калясников, Мирошин, Сухов и Леонтьев вели проектирование аналогичного бронеавтомобиля на усиленном трехосном шасси ГАЗ-22. Этот броневик первоначально именовался БА-23, а с 1938 года его переименовали в ЛБ-23 (ЛБ – Лаврентий Берия). Однако работы шли медленно – не были утверждены тактико-технические требования на проектирование машины, отсутствовало шасси.
10 июня 1938 года начальник АБТУ РККА Д. Павлов утвердил "тактико-технические требования на проектирование и изготовление легкого разведывательного 3-осного бронеавтомобиля ЛБ-23 на усиленном шасси ГАЗ-22". Однако работы по ЛБ-23 затянулись – завод был перегружен выполнением серийных заказов, кроме того, осенью 1938 года серьезно рассматривался вопрос о переходе завода ДРО на выпуск БА-10.
ЛБ-23 изготовили только в первой половине 1939 года. Так, 10 мая 1939 года в докладе наркому обороны К. Ворошилову "О состоянии опытных работ, проводимых по решению правительства № 198сс" был следующий пункт:
"…8. Легкий бронеавтомобиль ЛБ-23 Выксунского завода ДРО – образец изготовлен к 1 мая и рассматривается АБТУ РККА как макет, так как изготовление его производилось без предварительного утверждения технического проекта и макета".
Несмотря на это, ЛБ-23 прошел обширную программу испытаний летом – осенью 1939 года. Новая машина внешне походила на БА-21, но ее корпус собирался из бронелистов толщиной 6-11 мм: немного была усилена защита лобового, бортового и кормового листов, а также башни. Это, а также использование двигателя "Додж" мощностью 72 л.с. привело к увеличению массы машины до 3,5 т. Вооружение ЛБ-23 состояло из двух пулеметов ДТ – в башне и лобовом листе корпуса, экипаж – из трех человек. Благодаря использованию более мощного двигателя динамические показатели ЛБ-23 были выше, чем у БА-21 – например, максимальная скорость нового броневика составляла 72 км/ч.
Однако ЛБ-23 остался только в опытном экземпляре – к этому времени стало ясно, что использование шасси с колесной формулой 6х4 для изготовления легких бронемашин не дает больших выгод по сравнению с шасси 4x2. Лучшая проходимость трехосок сводилась на нет возрастающей массой броневика из-за больших размеров шасси. Стало ясно, что необходимо переходить на использование в конструкции легкого бронеавтомобиля полноприводного шасси 4x4.
ЛБ-23 находился на НИБТ полигоне вплоть до осени 1941 года. Согласно "справке о матчасти НИ полигона на 8.10.41 г." в составе машин, "использовавшихся для самообороны полигона", числился один бронеавтомобиль "ЛБ-23 опытный, не на ходу, в ремонте". Что стало с машиной потом, установить не удалось.
Следует сказать, что летом 1940 года на Выксунском заводе ДРО по заданию военно-химического управления РККА изготовили бронеавтомобиль БА-23Х (химический), который в некоторых документах проходит как ЛБ-23Х. Судя по отчету завода, этот броневик был изготовлен на шасси ЗИС-6, однако как выглядела эта машина, выяснить пока не удалось.