ЗСУ-57-2 представляла собой легкобронированную (максимальная толщина брони не превышала 13 мм) гусеничную машину с вращающейся открытой сверху башней, обеспечивающей круговую зенитную стрельбу из автоматических пушек. Для их установки в передней ее части имелась амбразура. Задняя стенка башни была сделана съемной, что создавало удобства при монтаже пушки. В походном положении верхний вырез башни закрывался складным брезентовым тентом с 13 смотровыми окнами из плексигласа. Для сбора стреляных гильз и обойм, подаваемых транспортером пушки через окно в задней стенке, снаружи кормовой части башни был установлен гильзосборник. В башне находилось пять сидений: впереди — заряжающего левого автомата; за ним (посередине) — наводчика; сзади, справа от сиденья наводчика — установщика прицела; справа от пушки впереди — заряжающего правого автомата; сзади, симметрично с сиденьем наводчика — командира машины. При стрельбе сиденья заряжающих снимались, укладывались на подвесном полу и крепились клипсами.
Спаренная 57-мм автоматическая пушка С-68 состояла из двух автоматов типа С-60, имевших одинаковое устройство, при этом детали правого автомата являлись зеркальным отражением деталей левого. Автоматы соединялись между собой в единый блок люльками. Она уравновешивалась грузами, прикрепленными к люлькам, и крепилась в станке с помощью двух цапф. Вертикальное и горизонтальное наведение пушки С-68 осуществлялось электрогидравлическим приводом. Станок пушки был установлен на днище башни. Он состоял из корпуса с кронштейном, механизма крепления пушки по-походному и транспортера. Подъемный механизм располагался на левой стороне станка и имел два привода: электрогидравлический (с плавной регулировкой скорости наведения) и ручной. Прицел пушки — автоматический, зенитный, построительного типа; предназначался для решения задачи по определению места встречи снаряда с целью при стрельбе. Для этого предварительно определялись и устанавливались на прицеле следующие исходные данные: скорость цели, курсовой угол и наклонная дальность.
Скорость цели определялась по типу самолета, курсовой угол — по видимому направлению движения цели, дальность до цели — на глаз или с помощью дальномера.
При пользовании электрогидроприводом с прицелом работали два члена экипажа: наводчик наводил пушку по азимуту и углу места цели; установщик прицела устанавливал исходные данные прицела — скорость, курсовой угол и дальность, а если была необходимость — угол пикирования или кабрирования. При пользовании ручным приводом наведения с прицелом работали три члена экипажа: командир машины наводил пушку по азимуту, наводчик — по углу места цели, установщик прицела устанавливал исходные данные прицела.
Суммарный темп стрельбы составлял 200–240 выстр./мин, начальная скорость снаряда — 1000 м/с. Максимальная дальность стрельбы: вертикальная — 8800 м, горизонтальная — 12 000 м. Углы наведения колебались в пределах от -5° до +85°. Скорость вертикального наведения — 20 град./с, горизонтального — 30 град./с.
Боекомплект ЗСУ-57-2 состоял из 300 пушечных унитарных выстрелов, расположенных в специальных боеукладках в башне и корпусе. Основная часть боекомплекта (248 выстрелов) перед загрузкой в машину снаряжалась в обоймы и размещалась в башне (176 выстрелов) и носовой части корпуса (72 выстрела). Часть боекомплекта (52 выстрела) в обоймы не снаряжалась и укладывалась в специальные отсеки под вращающимся полом. Снаряженные в обоймы выстрелы с бронебойными снарядами размещались в кормовой части башни справа и слева от станка пушки. Подача обойм осуществлялась заряжающим вручную.
Силовая установка, трансмиссия и все агрегаты ходовой части были заимствованы у танка Т-54, но число опорных катков на борт было сокращено с пяти до четырех. Боевая масса машины составляла 28 т. Максимальная скорость движения — 50 км/ч.
Зенитных самоходных установок ЗСУ-57-2 было изготовлено сравнительно немного — 867 единиц. Они поступили на вооружение ряда танковых полков, где было положено иметь одну батарею из четырех ЗСУ.