Lufy są szybkowymienne (wymiana trwa teoretycznie ok. 14 sekund), ryglowane przez zamek klinowy o ruchu pionowym. Wyposażona jest w optyczno-mechaniczny celownik wektorowy ZAP-23, używany podczas strzelania do celów powietrznych o prędkościach do 300 m/s[2], oraz celownik optyczny T-3.
ZU-23-2 może być przewożony za pomocą różnych nośników, np. samochodów ciężarowych Ural-375D lub Star 266 (Hibneryt).
Do strzelania wykorzystuje się amunicję 23×152 mm przeciwpancerno-zapalająco-smugową (188,5 g) (API-T) oraz odłamkowo-zapalająco-smugową (190 g) (HEI-T). W polskich zakładach ZM Mesko powstały nowe typy amunicji: podkalibrowa przeciwpancerna z rdzeniem stabilizowanym obrotowo APDS-T o masie 103 g i z rdzeniem fragmentującym FAPDS-T. Masa naboju to 450 g. Wzrosła prędkość pocisku oraz donośność skuteczna z 2000 m do 3000 m