ГШ-2-30 оказалась вполне надежной артиллерийской системой, хотя к ее недостаткам относили недостаточную весовую сбалансированность, требовавшую дополнительного повышения жесткости блока стволов. В модификации штурмовика Су-25Т пушку вынесли под фюзеляж в неподвижную несъемную установку НППУ-17, чтобы снизить влияние сотрясений при стрельбе на работу бортового оптико-электронного комплекса.
В варианте ГШ-2-30К (9А623К) пушка с 1981 г. устанавливалась в неподвижной установке на вертолете Ми-24П. Смонтированная на боку фюзеляжа пушка отличается удлиненными на 900 мм стволами (с 1500 мм до 2400 мм), отнюдь не с целью улучшения баллистики, но по компоновочным соображениям — для отвода дульной волны вперед от борта вертолета. Ее стволы оснащены пламегасителями и системой жидкостного охлаждения, в которую заливается обычная вода (решение, живо напоминающее знаменитый «Максим»). В варианте 9А623К2 систему охлаждения получила и пушка Су-25.
Боевое применение в Афганистане штурмовиков Су-25 и вертолетов огневой поддержки Ми-24П, вооруженных пушкой ГШ-2-30, подтвердило высокую эффективность этой артиллерийской системы. Единственным, но очень существенным в условиях интенсивных боевых действий недостатком установки пушки на Су-25 была сложность и трудоемкость ее снаряжения (укладка боекомплекта занимала у двух оружейников более 40 минут).
Пройдя проверку боем, хорошо зарекомендовали себя безопасные в обращении патроны с электрическим воспламенением капсюля. При заеданиях и «клинах», случавшихся при многотысячном настреле, извлекать застрявшие патроны из патронников «двухстволок» приходилось, выбивая ломами, а то и рубить на части прямо в пушке — вольность, недопустимая с обычными боеприпасами. Саму же пушку высоко ценили за надежность, причем многие считали ее даже более удобной в эксплуатации, чем более легкую ГШ-23.
Предполагалось, что ГШ-2-30 станет основной артсистемой фронтовой авиации. Однако, для истребителей она была чрезмерно громоздкой и тяжелой. Тульское КБП в 1976 году вышло с предложением о создании под тот же патрон АО-18 более легкого и компактного орудия для перспективных истребителей Су-27 и МиГ-29. В 1983 г. новая пушка ГШ-301 (ГШ-30-1, ТКБ-687 или 9А4071) была принята на вооружение.
Конструкция оружия стала подтверждением диалектического принципа развития: работа автоматики 30-мм артсистемы ГШ-301 основана на использовании энергии отката ствола при его коротком ходе (классическая схема с откатным двигателем). Ствол вместе с казенником является основным звеном автоматики и совершает за один цикл (выстрел) возвратно-поступательное движение, обеспечивая работу исполнительных механизмов: подачи, снижения, досылания патрона, запирания и отпирания канала ствола, а также экстакцию стреляной гильзы.
При выстреле ствол приводится в движение реактивной силой пороховых газов (откат); обратное движение ствола (накат) производится возвратной пружиной. Безударное торможение подвижных частей пушки при подходах к крайним переднему и заднему положениям обеспечивается амортизатором-гидротормозом.
Для устранения задержек типа «осечка» в пушке имеется дополнительный запал, который пробивает гильзу сбоку и, воспламеняя пороховой заряд патрона, обеспечивает выстрел при отказе электроконтактного воспламенителя (впервые подобная система была применена на пушке Р-23).
Для уменьшения тепловых нагрузок узлов пушки и патронов ГШ- 301 имеет хорошо зарекомендовавшую себя водяную систему охлаждения в кожухе на стволе. На доработанных пушках в дополнение к ней предусмотрено охлаждение обдувом потоком воздуха.
Путем перестановки деталей механизма подачи пушка может, быть собрана для правостороннего или левостороннего приема питания, в зависимости от ее компоновке на самолете. Так, на МиГ- 29 используется пушка с правосторонним питанием лентой, поступающей из патронного ящика расположенного перед носовой стойкой шасси, а на Су-27 пушка имеет подачу слева.