История предприятия началась в 1942 году, когда решением ГКО от 30 октября 1942 года на базе артиллерийского производства «Уралмашзавод», эвакуированных Кировского завода (Ленинград) и завода «Баррикады» (Сталинград) был создан самостоятельный завод № 9 Народного Комиссариата Вооружения с особым конструкторским бюро № 9. Первым директором завода был генерал-майор инженерно-артиллерийской службы Лев Гонор (лауреат Сталинской премии, Герой Социалистического Труда, был награжден тремя орденами Ленина, орденом Красной Звезды, орденом Отечественной войны, орденом Кутузова).
В 1958 году завод снова вошел в состав Уралмашзавода в качестве мелкосерийного производства. В 1993 году это производство было включено в «Завод серийных машин» — филиал ОАО «Уралмаш», а затем в состав АОЗТ «Спецтехника». После ликвидации последнего постановлением Правительства Российской Федерации в 1995 году был воссоздан Завод № 9 как государственное унитарное предприятие «Завод № 9» (с 2002 года — федеральное) в составе ОКБ-9 имени Ф.Ф.Петрова, испытательного полигона, экспериментального цеха, серийного производства, включающего производственные цехи с оборудованием и необходимыми мощностями, принятыми от ОАО «Уралмаш».
С самого начала была определена основная специализация предприятия — оснащение сухопутных войск ствольной артиллерийской техникой. В годы Второй мировой войны завод поставил фронту большое количество буксируемых гаубиц — 122-мм гаубиц образца 1938 года М-30 и 152-мм гаубиц образца 1943 года Д-1, которые до сих пор стоят на вооружении некоторых стран. Орудиями завода вооружались также и самоходные установки СУ-85, СУ-100, СУ-122, ИСУ-152.
В ОКБ-9 были разработаны пушки лучших танков Второй мировой войны: 85-мм пушка Д-5Т для танков Т-34 и ИС-1, 122-мм пушка Д-25Т для танков ИС-2 и ИС-3. Все послевоенные массовые отечественные танки вооружались пушками завода: 100-мм пушками Д-10Т, Д-10ТГ, Д-10Т2С — все модификации танков Т-54, Т-55; 115-мм пушкой У5ТС — танк Т-62; 125-мм пушками семейства Д-81 — все модификации танков Т-72, Т-64, Т-80, Т-90 и 76-мм пушками Д-56, Д-56ТМ, Д56ТС —плавающие танки ПТ-76. В ОКБ-9 были разработаны такие орудия, как всемирно известная 122-мм гаубица Д-30 (2А18) с круговым обстрелом, после доработки — 122-мм гаубица Д-30А (2А18М), 122-мм гаубица 2А31 и 152-мм гаубица 2А33 для первых современных отечественных самоходных гаубиц 2С1 «Гвоздика» и 2С3 «Акация» (2А31 изготавливалась Заводом, а 2А33 была поставлена на производство на Мотовилихинских заводах и на заводе «Баррикады»), первые отечественные пушки с самодвижением 57-мм СД-57 и 85-мм СД-44.
Кроме классических образцов ствольной артиллерии для защиты кораблей Военно-морского флота от подводных лодок и атакующих торпед на заводе были поставлены на производство реактивные бомбометные установки РБУ-6000 (37УМ) и РБУ-1000 (38УМ).
Созданные заводом артиллерийские системы, кроме России и стран СНГ, стоят на вооружении более 60 стран Европы, Азии, Африки и Южной Америки. В некоторых странах ведется их изготовление по лицензионным соглашениям.
За выдающиеся заслуги завода в области создания новых видов артиллерийского вооружения Завод № 9 был награжден Орденом Ленина и орденом Отечественной войны I степени, ОКБ-9 также было награждено Орденом Ленина.