Для уменьшения тепловых нагрузок узлов пушки и патронов ГШ-301 в варианте 9А4071К имеет хорошо зарекомендовавшую себя водяную систему охлаждения в кожухе на стволе (точнее, водоиспарительную). На доработанных пушках в дополнение к ней предусмотрено охлаждение обдувом потоком воздуха.

Путем перестановки деталей механизма подачи пушка может быть собрана для правостороннего или левостороннего приема питания, в зависимости от ее компоновки на самолете. Так, на МиГ-29 пушка используется с правосторонним питанием лентой, поступающей из патронного ящика, находящегося перед носовой стойкой шасси, а на Су-27 пушка имеет подачу слева. На Су-27, где расположенный поперек машины патронный ящик встроен в отсек самолета и имеет изрядную длину, в его устройстве внедрили оригинальный прижимной механизм с пневматическим толкателем, поджимающим ленту к приемнику пушки, одновременно препятствуя ее перекатываниям и ударам внутри ящика при маневрах самолета (разработчики устройства нашли для определения его назначения мудреный термин «устранение возможности дезорганизации боеукладки»).

Сочетание классической схемы с использованием давно отработанных и зарекомендовавших себя решений и современных технологий и конструкционных материалов позволило создать совершенный образец оружия: при весе 44 кг пушка обладает скорострельностью на уровне лучших зарубежных образцов револьверного оружия (1500-1800 выстр./мин). За исключительно небольшой вес и изящество конструкции пушку прозвали «балериной». В КБП ходила история о пари, заключенном создателями ГШ-301 с представителем главка МОП, считавшим невозможным вписаться в заявленный вес и обязавшимся выставить ящик марочного армянского коньяка, если пушка окажется легче 45 кг. Конструкторы заслуженную награду получили.

Скорострельная авиационная пушка ГШ-301.	Истребитель МиГ-29. Для учебных стрельб обычно ограничиваются снаряжением пушки короткой лентой на 10—15 патронов.
Патронный ящик с боекомплектом истребителя МиГ-29.	Установка пушки ГШ-301 на истребителе Су-27. Жалюзи служат для вентиляции пушечного отсека от пороховых газов.

По сравнению с НР-30 того же калибра ГШ-301 обладает вдвое большей скорострельностью и массой залпа при на треть меньшем весе. Но эта артиллерийская система имеет и большую отдачу — 8 т, из-за чего в начале эксплуатации МиГ-29 при стрельбе отмечались случаи отказов оборудования, «выбиваемого» сотрясениями. Живучесть пушки была назначена равной 2000 выстрелов, однако с оговоркой ведения огня очередями ограниченной длины — не более 35-40 выстрелов. В эксплуатации выяснилось, что расходование всей ленты даже такими очередями (именуемыми для ГШ-301 «длинными», в отличие от рекомендуемых «коротких» по 7-15 патронов) и при предписанных кратких промежутках между ними для охлаждения сопровождается чрезмерными нагрузками на ствол с его термопластическим износом. Следствием становилось полное исчерпание живучести ствола, «плывущего» после отстрела одного полного боекомплекта пушки на истребителе. Одним из способов преодоления перегрева стало увеличение временных перерывов-отсечек между очередями, предусмотренных логикой системы управления огнем и позволяющих стволу «отдохнуть» в течение нескольких секунд перед возобновлением стрельбы (пушка при этом время от времени прекращает стрельбу, хотя боевая кнопка остается нажатой).

Имели место и другие неприятности, связанные с интенсивными тепловыми нагрузками при стрельбе, из-за чего случались разрывы снаряда в казеннике, в том числе и по прошествии времени по окончании стрельбы, когда постепенно распространявшиеся тепловые потоки от ствола добирались до патронника. В одном таком случае в июне 1986 г. снаряд в пушке взорвался в полете уже при возвращении самолета на аэродром, разворотил часть крыла и вывел из строя левый двигатель МиГ-29. Летчик сумел сесть на одном двигателе, предоставив специалистам возможность разобраться в дефекте. Для его преодоления пришлось также ограничивать допустимую длину непрерывных очередей, чтобы устранить возможность перегрева.