Пушки ГШ-23, ГШ-23Л с локализаторами на стволах и ГШ-23Б с водяным охлаждением стволов для отстрела больших боекомплектов.	Пушка ГШ-23Л с увеличенными локализаторами для установки на вертолете Ми-24ВП.

Вместо них теперь использовался компактный пиротехнический узел — кассета, снаряжаемая несколькими легкими пиропатронами, по размерам не больше обычного патрона к стрелковому оружию (устройством пиропатрон также подобен холостому винтовочному патрону, отличаясь лишь электровоспламенением порохового заряда). Срабатывание пиропатрона давало импульс для начала работы пушечной автоматики, а при перезарядке мощное давление выбрасываемых им пороховых газов оказывало воздействие не хуже сжатого воздуха. Комплект из нескольких пиропатронов обеспечивал неоднократное выполнение перезарядки. Достоинством пиротехнической перезарядки, помимо простоты и удобства снаряжения, являлась высокая надежность.

По сути, ГШ-23 представляла собой две пушки, объединенные в один блок и имевшие связанный механизм автоматики, где «половинки» работают  друг на друга, выполняя накат затвора одной из них за счет энергии пороховых газов при откате соседней. При этом несколько упростилось устройство — отпала необходимость в накатниках и возвратных пружинах. Такое соединение позволило получить выигрыш в весе и габаритах оружия по сравнению с двумя несвязанными пушками, так как ряд узлов и механизмов являлись общими для обоих стволов, входящих в систему. Общими были кожух (ствольная коробка), подающий и стреляющий механизм, электроспуск, амортизатор и механизм перезаряжания. Наличие двух стволов решило проблему их живучести при достаточно высоком общем темпе стрельбы, поскольку интенсивность стрельбы из каждого ствола уменьшалась вдвое и, следовательно, снижался износ стволов. Кроме того, живучесть каждого ствола, определяемая количеством произведенных из нее выстрелов, могла быть в 2 раза меньше общей живучести пушки. Например, при общей гарантийной живучести пушки ГШ-23 в 8000 выстрелов из каждого ствола производилось только 4000 выстрелов.

Пушечная установка на истребителе МиГ-21бис.

ГШ-23 создавалась под штатные патроны того же типа, что и АМ-23 (правда, полностью взаимозаменяемыми они не стали). Повышению скорострельности и надежности работы пушки ГШ-23 способствовало применение механизмов безударного плавного досылания патронов в патронники, что снимало ограничения на прочность патронных гильз. При достигнутой скорострельности прочность гильзы становилась существенной: по пути в ствол тонкостенный «стакан» мог не выдержать нагрузки, потерять устойчивость, смяться и сломаться. Плавность досылания требовалась также по заделке снаряда, который под воздействием рывков и инерционных сил не должен был расшататься в гильзе, раздать ее дульце «воротником» или осесть внутрь гильзы при энергичном досылании. При ударной остановке патрона, досланного до места, снаряд под воздействием тех же инерционных сил мог выскочить из дульца гильзы.

Для изучения вопросов прочности боеприпасов при достигнутом быстродействии пушечной автоматики в НИИ-61 была открыта специальная тема со звучным названием «Распатронивание» (так именовалось нарушение целостности и работоспособности боеприпаса). Резкое извлечение патрона из ленты, досылание толчком в патронник и торможение с ударом при посадке подвергало его нагрузкам вплоть до разрушения. Так, при разгоне на пути в патронник тонкие стенки гильзы могли разойтись «воротником», приводя к выпаданию снаряда; таким же эффектом могли сопровождаться рывки при досылании, когда инерционные силы стремились вырвать массивный снаряд из гильзы и услать его в ствол. Выявленные «пограничные» по прочности боеприпасов условия учитывались при проектировании пушечных агрегатов.

С целью обеспечения высокого темпа стрельбы усилили и сами патроны: так, если по техусловиям к калибру 23 мм для извлечения снаряда НР-23 из гильзы требовалось усилие 800-1500 кгс, то снаряд ГШ-23 заделывался в гильзе более прочно, усиленной закаткой ее дульца. В свою очередь, более массивный снаряд калибра 30 мм к НР-30 заделывался в гильзе жестче, и это усилие составляло 2000-3000 кгс.

Особенности и достоинства двуствольной схемы автоматического оружия в сочетании с безударным досыланием патрона позволили увеличить темп стрельбы пушки ГШ-23 по сравнению с АМ-23 при незначительном увеличении веса оружия (всего на 3 кг). Первый макетный образец пушки был собран в НИИ-61 в конце 1954 г. После множества технологических и конструктивных изменений (только ударно-спусковой механизм пушки менялся радикально пять раз) и кропотливой пятилетней доработки ГШ-23 в 1959 г. было принято решение о ее запуске в производство.