В начале июля 1943 г. вышло Постановление Государственного Комитета Обороны о разработке 45-мм пушки для вооружения истребителей. Опытные образцы таких пушек были созданы ОКБ-15 и ОКБ-16. Оба КБ делали их на базе своих 37-мм пушек Ш-37 и НС-37.

Опытная 45-мм пушка ОКБ-15 была испытана на ЛаГГ-3, но из-за тех же недостатков, что у Ш-37, пушка даже не дошла до государственных испытаний.

45-мм пушка ОКБ-16 (позже получившая индекс НС-45) была создана с сохранением габаритных размеров НС-37. Вес пушки составлял 150-153 кг. Темп стрельбы 260-280 выстр./мин. Питание пушки ленточное.

Главная трудность была в том, чтобы создать такой 45-мм ствол, который проходил бы через втулку винта самолетного двигателя ВК-105 или ВК-107, т. е. серийного двигателя, стоявшего тогда на самолетах Як-9. Переделать двигатель, увеличив отверстие для ствола на втулке винта было практически невозможно, тем более в военное время. При использовании этих двигателей толщина стенки дульной части 45-мм ствола оказалась равной всего то 4 мм.

В 45-мм пушке впервые в СССР па самолете был применен дульный тормоз, поглощавший до 85% энергии отдачи.

При разработке нового патрона к пушке НС-45 в ОКБ-16 был использован штатный осколочно-трассирующий снаряд от 45-мм патрона пушки 21-К весом 1,065 кг. Начальная скорость снаряда 780 м/с. Вес патрона 1,93 кг.

Гильза была взята от пушки НС-37 с переобжатием на новый калибр дульца и с сохранением прежней длины 37-мм патрона (328 мм). Время горения трассера около 11 секунд. Снаряд имел головной взрыватель МГ-8.

Пушка НС-45 серийно производилась заводом ╕ 74 в 1944-1945 гг. В 1944 г. сдано 75 пушек, а в 1945 г. - 120.

Для войсковых испытаний было изготовлено 53 самолета Як-9К (крупнокалиберный) с пушкой НС-45 в развале двигателя, с боекомплектом 29 патронов. 44 самолета Як-9К проходили войсковые испытания с 13 августа по 18 сентября 1944 г. на 3-м Белорусском фронте и с 15 января по 15 февраля на 2-м Белорусском фронте.

Согласно отчетам тех частей, где они проходили войсковые испытания, на один сбитый вражеский самолет расходовалось сто сорок семь 20-мм снарядов пушки ШВАК или тридцать один 37-мм снаряд пушки НС-37, или десять 45-мм снарядов пушки НС-45. Но, с другой стороны, следует учесть, что истребители с 37-мм и 45-мм пушками действовали в основном под прикрытием истребителей с 20-мм пушками, в числе которых были ведомые машины. Прицельная стрельба из 37-мм - 45-мм пушек получалась только на первом выстреле, остальные снаряды летели мимо. После очереди в три выстрела, сделанных даже на максимальной скорости, последняя резко падала, терялась устойчивость самолета, наблюдалась течь масла и воды в трубопроводах.

Как отмечается в книге А.Т.Степанца "Истребители Як периода Великой Отечественной войны", прицельная стрельба из пушки НС-45 была возможна на скоростях самолета более 350 км/ч, очередями в 2 - 3 выстрела. При стрельбе на скорости менее 350 км/ч самолет резко разворачивался, летчик совершал резкие движения вперед-назад.

Для сравнения заметим, что из пушек ШВАК и ВЯ на любом самолете, летящем со скоростью не менее 400 км/ч, можно было вести огонь длинными очередями, и отдачи почти не чувствовалось.

В массовое производство Як-9К не запускался.

В начале 1945 г. на Ли-2 были установлены две крыльевые пушки НС-45. Самолет прошел с ними летные испытания, но серийно не строился в связи с прекращением войны.

В 1946 г. был построен опытный самолет Ту-2Ш, вооруженный двумя пушками НС-45 и двумя пушками НС-37. Серийно Ту-2Ш не строился.

С 30 декабря 1946 г. по 3 октября 1947 г. проходил летные испытания перехватчик и дальний истребитель сопровождения Ту-1 (63П) с двумя пушками НС-45 в носу. Из-за недоведенных двигателей работы по самолету были прекращены.