ЗСУ «Шилка» серийно выпускалась с 1964 по 1982 год. По разным оценкам за годы холодной войны было выпущено от 5.2 до 6.5 тысяч этих установок.

К производству «Шилки» было привлечено несколько десятков советских предприятий, однако главным среди них оставался Ульяновский механический завод. Именно там осуществлялась окончательная сборка зенитки из компонентов, присланных предприятиями-смежниками.

Боевое крещение «Шилки» состоялось в 1969 году в ходе Войны на истощение между Египтом и Израилем. Первым трофеем советской зенитки стал самолёт Mystere IV.

Успела повоевать «Шилка» и во Вьетнаме, правда в Юго-восточной Азии эти установки появились лишь в самом конце войны.

В дальнейшем советские ЗСУ воевали в Арабо-израильской войне 1973 года, Египетско-ливийской, Эфиопо-сомалийской, Афганской, Ирано-иракской войне. Зенитка успешно применялась в ходе гражданских войн в Анголе и Ливане, в ходе войны в Персидском заливе и еще в нескольких десятках вооружённых конфликтов.