Fin 1941-début 1942, les Russes tentèrent de réarmer des chars allemands capturés avec leurs propres canons. En mars 1942, trois StuG II avec leur armement d'origine et 3 autres armés du canon L-11 de 76,2mm furent utilisés au combat dans une section de T-60 de la 33^ème Armée. En janvier et février 1943, beaucoup de SU-76 devaient revenir à l'usine pour réparations en raison de nombreux problèmes techniques privant ainsi l'Armée Rouge d'un nombre important de véhicules pouvant être lancés dans la bataille. En prévision de l'offensive d'été de 1943, on proposa de réarmer le SG-122 basé sur le châssis du StuG III ou du Panzer III avec un canon divisionnaire de 76,2mm. Les Russes avaient à leur disposition pour réaliser cette conversion 300 chars allemands qui avaient été capturés lors de la bataille de Stalingrad. Le 3 février 1943, le projet fut accepté et devait être finalisé pour le début mars 1943.

Le développement fut réalisé à l'usine n°37 de Sverdlovsk. À l'origine, il était prévu d'utiliser le canon ZiS-3Sh de 76,2mm monté sur un piédestal mais ce montage était trop peu protégé contre les balles et les fragments d'obus. Ce fut finalement le S-17 de 76,2mm mis au point spécialement pour les canons automoteurs qui fut utilisé (basé sur le F-34 du même calibre). Le 6 mars 1943, le prototype fut finalisé et envoyé passer des tests dans la région de Sverdlovsk dans des conditions hivernales assez dures (-35 °C). Le véhicule passa cependant ces tests avec succès et le 20 mars 1943, il fut recommandé pour le service sous la désignation de SU-S-1 ou encore de SU-76 (S-1) et de SU-76i (inostrannaya = étranger). Le 3 avril 1943, les 5 premiers exemplaires de production furent envoyés au régiment d'entraînement des canons automoteurs dans la région de Sverdlovsk. Durant un mois, il fut dûment testé et rencontra quelques problèmes au niveau du moteur qui gelait et devait être démarré en y versant du pétrole brûlant. Entre-temps, l'usine n°37 avait lancé la production de 20 autres SU-76i qui iront rejoindre les 5 premiers modèles de série. Les SU-76i furent envoyés au front à partir de mai 1943.

Les derniers exemplaires quittèrent les chaînes de montage en novembre 1943 car les problèmes rencontrés par le SU-76 avaient été solutionnés et ce dernier était prêt à entrer en production de masse. Le SU-76 était moins cher à produire que le SU-76i et bien entendu plus facile à entretenir en raison du plus grand nombre de pièces de rechange disponibles. Au total, l'usine n°37 produisit 181 SU-76i et 20 SU-76i de commandement.

Le compartiment de combat central du SU-76i était protégé par des plaques de blindage épaisses de 35mm à l'avant, de 25mm sur les côtés et de 15mm à l'arrière. L'assemblage était effectué par soudures. À l'origine, le toit était en une seule plaque et était boulonné mais de nombreux équipages enlevait ce toit et utilisait leur char avec une superstructure ouverte. Les premiers exemplaires avaient encore une coupole de commandant d'origine allemande. Peu après, seules les versions de commandement disposèrent de coupoles de commandant. Ces modèles avaient une provision d'obus réduite afin d'accueillir un poste radio à ondes extra longues. Le SU-76i était armé du canon S-1 de 76,2mm.

Début 1943, les radios étaient rares et seul un SU-76i sur 3 en fut équipé. Cependant, à partir du mois de mai de la même année tous les exemplaires furent dotés d'un poste radio 9R. En juillet-août 1943, un bouclier additionnel fut ajouté sur le canon afin de protéger celui-ci des balles, fragments d'obus ou autres débris pouvant pénétrer l'habitacle. À la même époque le SU-76 commença à être équipé de réservoirs supplémentaires externes. Pour le reste, le SU-76i utilisait la caisse du Panzer III et conservait la même suspension à barres de torsion et environ les mêmes performances.

Le SU-76i connu son baptême du feu lors de la bataille de Koursk, début juillet 1943 au sein de la 13^ème Armée du Front Central. Un total de 16 véhicules participa à cette bataille et 8 furent perdus durant la phase défensive, dont trois brûlèrent. Le front de Voronezh fut également doté de quelques SU-76i. Durant l'avance soviétique sur l'Orel, le Front Central fut renforcé par 2 régiments d'artillerie automotrice dont un était doté de 16 SU-76i et un Panzer III. Le 2 août 1943, la 5^ème Armée de la Garde fut renforcé par le 1902^ème Régiment d'Artillerie Automotrice doté de 15 SU-76i. Entre le 14 et le 31 août 1943, ce régiment fut engagé au combat dans 5 batailles et détruit 2 chars, 9 canons, 12 mitrailleuses et tua 250 hommes. En septembre 1943, ce régiment fut encore engagé dans 14 batailles. Il fut encore utilisé jusqu'en novembre 1943 et la perte de tous ses véhicules.

Le SU-76i fut également versé dans les 1901 et 1903^èmes Régiments d’Artillerie Automotrice qui furent utilisés en août-septembre 1943 durant l'offensive Belgorod-Kharkov. Le SU-76i était très populaire parmi les équipages de canons automoteurs russes et le seul désavantage mentionné est la présence d'une seule trappe ce qui posait un gros problème en cas d'évacuation urgente comme pendant un incendie par exemple. Au début 1944, le GABTU ordonna le transfert de tous les SU-76i existant encore dans des unités de formation où ils servirent jusqu'à la fin de la guerre.