В состав зенитной самоходной установки "Шилка" входят 23-мм счетверенная автоматическая пушка АЗП-23, электрогидравлические силовые следящие приводы, радиолокационный приборный комплекс, танковая навигационная аппаратура, дневные и ночные приборы наведения, аппаратура связи и различное вспомогательное оборудование. Установка снабжена аппаратурой, обеспечивающей автономный круговой и секторный поиск, их сопровождение, выработку углов наведения пушки и управление ею.
    Четыре автоматические пушки одинаковы по устройству. Действие их автоматики основано на принципе отвода пороховых газов. Запирание канала ствола при выстреле осуществляется клиновым затвором, перемещающимся вертикально. Характерной особенность автомата является наличие рычажного ускорителя. Это обеспечивает высокий темп стрельбы не менее 3400 выстр./мин из четырех автоматов. Пушка имеет систему охлаждения стволов. Питание автоматов ленточное. Боекомплект 2000 патронов. Для стрельбы применяются патроны с осколочно-фугасно-зажигательно-трассирующими и бронебойно-зажигательно-трассирующими снарядами.
    Самоходная установка постоянно модернизировалась. Один из вариантов получил название ЗСУ-23-4М. Для удобства наведения появился прибор командирский. Блоки управления выполнены на новой элементной базе, стали совершеннее, надежнее.