17 апреля 1957 года, почти одновременно с началом серийного производства ЗСУ-57-2, Совет Министров СССР принял постановление 426-211 о разработке новых скорострельных ЗСУ «Шилка» и «Енисей» — с радиолокационными системами наведения, ЗСУ-37-2 «Енисей» со спаренной 37-мм артиллерийской установкой 500П, и ЗСУ-23-4 «Шилка», со счетверённой 23-мм артиллерийской установкой 2А7. Обе установки получили названия в честь сибирских рек — Енисея и Шилки. Это был своего рода ответ на принятие на вооружение в США ЗСУ M42A1. Формально «Шилка» и «Енисей» не являлись конкурентами, так как первая разрабатывалась для обеспечения ПВО мотострелковых полков для поражения целей на высотах до 1500 м, а второй — для ПВО танковых полков и дивизий, и действовал на высотах до 3000 м.

Помимо артиллерийской группы, обе установки отличались используемым шасси и радиолокационной системой наведения. «Енисей» использовал РПК «Байкал» и шасси опытной САУ СУ-100П, тогда как «Шилка» использовала РПК «Тобол» и шасси на основе САУ АСУ-85.

Прототипы обеих ЗСУ были закончены в декабре 1960 года, а заводские и государственные испытания их продолжались до октября 1961 года. В заключении государственной комиссии, проводившей испытания, отмечалось, что «Шилка» в 1,5—2 раза превосходит «Енисей» по эффективности стрельбы по скоростным целям на высотах в 200—500 метров, зато последний обладает намного большей предельной высотой эффективной стрельбы — до 3000 метров против 1500 метров у «Шилки». При этом «Енисей» имел бо?льшую массу — 28 тонн, против 19 у «Шилки», однако по стоимости обе установки были примерно одинаковы. Комиссией были рекомендованы к принятию на вооружение обе установки, так как ни одна из них не имела решающих преимуществ, но в итоге на вооружение постановлением Совета министров от 5 сентября 1962 года была принята только «Шилка», а дальнейшие работы по «Енисею» были прекращены. Косвенным доказательством щекотливости ситуации было то, что через два дня после закрытия работ по «Енисею» появился приказ ГКОТ об одинаковом премировании организаций, работавших над обеими машинами.

В зенитной самоходной установке ЗСУ-37-2 «Енисей» был использован 37-мм автомат 500П, разработанный в ОКБ-16 (главный конструктор А.Э. Нудельман), 500П не имел аналогов по баллистике и его патроны не были взаимозаменяемы с другими 37-мм автоматическими пушками армии и флота за исключением малосерийной зенитной установки «Шквал».

Специально для ЗСУ-37-2 «Енисей» ОКБ-43 спроектировало спаренную пушку «Ангара», оснащенную двумя автоматами 500П с ленточным питанием. «Ангара» имела систему жидкостного охлаждения стволов и следящие электрогидравлические приводы, которые в дальнейшем планировалось заменить чисто электрическими. Системы приводов наведения разрабатывались московским ЦНИИ-173 ГКОТ — по силовым следящим приводам наведения и Ковровским филиалом ЦНИИ-173 (ныне ВНИИ -Сигнал-) — по стабилизации линии визирования и линии выстрела.

Наведение «Ангары» производилось с помощью помехозащищенного РПК «Байкал», созданного в НИИ-20 ГКРЭ и работавшего в сантиметровом диапазоне волн — около 3 см. Но на испытаниях выяснилось, что ни РПК «Тобол» на «Шилке», ни «Байкал» на «Енисее» не могли самостоятельно с достаточной эффективностью осуществлять поиск воздушной цепи, поэтому еще в постановлении СМ №426-211 от 17,04.1957 г. предусматривалось создание и передача на государственные испытания во II квартале 1960 года подвижной РЛС «Обь» для управления ЗСУ. «Обь» включала в себя командирскую машину «Нева» с РЛС целеуказания «Иртыш» и РПК «Байкал», размещенный в ЗСУ «Енисей». Комплекс «Обь» должен был одновременно управлять огнем шести — восьми ЗСУ. Впрочем, в середине 1959 года работы по «Оби» были прекращены — это давало возможность ускорить доводку зенитного ракетного комплекса «Круг».

Шасси для ЗСУ-37-2 «Енисей» было спроектировано в КБ «Уралмаша» под руководством Г.С.Ефимова на основе шасси опытной самоходной установки СУ-100П. Производство его предполагалось развернуть на Липецком тракторном заводе.

ЗСУ-37-2 имела противопульное бронирование, которое в местах размещения боекомплекта обеспечивало защиту от 7.62-мм винтовочной бронебойной пули Б-32 с дистанции 400 м.

Для электропитания бортовой сети ЗСУ-37-2 «Енисей» снабжался специальным газотурбинным двигателем, разработанным в НАМИ, использование которого позволяло обеспечивать быструю готовность к бою при низких температурах воздуха.

Испытания ЗСУ «Шилка» и «Енисей» проходили параллельно, хотя и по разным программам. «Енисей» имел зону поражения по дальности и потолку, близкую к ЗСУ-57-2, и, согласно заключению Государственной комиссии, обеспечивал прикрытие танковых войск во всех видах боя, так как средства воздушного нападения по танковым войскам преимущественно действуют на высотах до 3000 м. Нормальный режим стрельбы (танковый) — непрерывная очередь до 150 выстрелов на ствол, затем перерыв 30 с (воздушное охлаждение) и повторение цикла до израсходования боекомплекта.

В ходе испытаний было установлено, что одна ЗСУ-37-2 «Енисей» превосходит по своей эффективности шестиорудийную батарею 57-мм пушек С-60 и батарею из четырех ЗСУ-57-2. На испытаниях ЗСУ ЗСУ-37-2 «Енисей» обеспечивала стрельбу в движении по целине со скоростью 20—25 км/ч. При движении по танковой трассе на полигоне со скоростью 10 км/ч, точность стрельбы была на 25% ниже, чем с места. Точность стрельбы пушки «Ангара» в 2—2.5 раза выше, чем пушки С-68.

За время государственных испытаний из пушки «Ангара» сделали 6266 выстрелов. При этом были отмечены всего две задержки и четыре поломки, что составило 0.08% задержек и 0.06% поломок от числа произведенных выстрелов, что меньше допустимых по ТТТ.

По данным, полученнsм в ходе испытаний, было предложено применять ЗСУ-37-2 «Енисей» для защиты армейских зенитных ракетных комплексов «Круг» и «Куб», поскольку зона его эффективной стрельбы перекрывала мертвую зону этих ЗРК. После окончания испытаний «Шилки» и «Енисея», государственная комиссия рассмотрела сравнительные характеристики обеих ЗСУ и выдала по ним заключение:
1. «Шилка» и «Енисей» оснащены радиолокационным комплексом и обеспечивают стрельбу днем и ночью при любой погоде;
2. Вес «Енисея» — 28 т, что недопустимо для вооружения мотострелковых подразделений и ВДВ;
3. При стрельбе по самолетам МиГ-17 и Ил-28 на высоте 200 и 500 м «Шилка» эффективней «Енисея» в 2 и 1,5 раза соответственно;
4 «Енисей» предназначен для ПВО танковых полков и танковых дивизий по следующим соображениям — танковые подразделения и соединения действуют в основном в отрыве от основной группы войск. «Енисей» обеспечивает сопровождение танков на всех этапах боя, обеспечивает эффективный огонь на высотах до 3000 м и дальностях до 4500 м. Исполызование этой установки практически исключает точное бомбометание по танкам, чего «Шилка» не может обеспечить;  имеются достаточно мощные осколочно-фугасный и бронебойный снаряды; «Енисей» может вести более эффективную стрельбу на самооборону по наземным цепям при следовании в боевых порядках танковых войск.
5. Унификация новых ЗСУ с изделиями, состоящими в серийном производстве — по «Шилке» — 23-мм автомат и выстрелы к нему состоят в серийном производстве. Гусеничная база СУ-85 изготавливается на ММЗ; — по «Енисею» — РПК унифицирован по модулям с системой «Круг», по гусеничной базе — с СУ-100П, к производству которой потовятся 2—3 завода.

Как в приведенных выдержках из заключения комиссии, так и в остальных документах нет четкого обоснования приоритета «Шилки» по сравнению с «Енисеем». Даже стоимость их была сопоставима.

Боевая масса, т 27,5
Компоновочная схема классическая
Экипаж, чел. 4
Длина корпуса, мм 6460
Длина с пушкой вперёд, мм 6460
Ширина корпуса, мм 3100
Клиренс, мм 400
Тип брони стальная катаная противопульная
Вооружение
Калибр и марка пушки 2 х 37-мм АЗП 500П «Ангара»
Тип пушки спаренная нарезная автоматическая
Длина ствола, калибров 82
Боекомплект пушки 2900
Углы ВН, град. -1..+85
Углы ГН, град. 360
Дальность стрельбы, км до 4,5
Прицелы оптический визир, РЛС РПК Байкал
Тип двигателя рядный
6-цилиндровый дизельный В-54-105
Мощность двигателя, л. с. 400
Скорость по шоссе, км/ч 60
Скорость по пересечённой местности, км/ч 20—25
Запас хода по шоссе, км 450
Запас хода по пересечённой местности, км 230
Удельная мощность, л. с./т 14,5
Тип подвески индивидуальная, торсионная с гидравлическими амортизаторами телескопического типа в подвесках 1-го и 6-го катков
Преодолеваемый брод, м 1