二戰時，在殘酷的蘇德戰場上，蘇軍的對空作戰單位中，特別是成建制的高射炮兵師，才逐漸緩慢地誕生起來。
戰爭剛爆發時，蘇軍地面部隊始終缺乏防空力量，來有效對抗德軍來自空中的打擊，例如，西南方面軍在7月末時，只擁有 232 門76.2mm和176門37mm高射炮，而這些數量只相當於方面軍要求配備數量的70%與40%。
由於空軍蒙受了巨大損失 ，前線地面部隊不得不依靠自身裝備的高射炮與步兵武器來抵抗德軍空襲，此外，參戰部隊中的不少高射炮又被充實到反坦克炮兵部隊，臨時改為反坦克炮使用，造成了前線作戰單位無法形成完整的防空體系。
當時，每個步兵師編制有1個高射炮營 ，在每個步兵團編有一個高射機槍連。師屬高炮營裝備8門M1939年式61-K型37mm和4 門M1931/M1938年式76.2mm高射炮，9挺DShK型12.7mm大口徑高射機槍和24挺4聯馬克沁7.92mm高射機槍。
此時，蘇軍1個編制3個步兵師的步兵軍，共裝備有48門37mm、76mm和85mm高射炮；此外，另外配備有 27挺DShK型12.7mm高射機槍，以及72 挺4聯馬克沁7.92mm高射機槍。
當時，蘇軍1個步兵軍的作戰縱深，足深有20-25公裡；因此，這樣每公裡正面防空火力一共只有2門37mm或76.2mm或85mm高炮、1挺DShK型12.7mm大口徑高射機槍，以及3挺4聯馬克沁7.92mm高射機槍，這樣的對空射擊火力，非常顯然是不夠的。
1942年秋季，隨著高炮產量迅速增加，率先成立了最高統帥部領銜的預備高射炮兵師。
最初，高炮師由4個裝備小口徑高炮的高炮團組成，此時，全師裝備有 64門M1939式37mm單管高射炮，此外，全師另外配有和64挺DShK-38型12.7mm高射機槍。
1943年2月下旬，在高炮師的編成中，又增加了1個獨立高炮營，同時有1個高炮團改為M1931/M1938年式76.2mm、KC-12型85mm中口徑單管高射炮；此時，高炮師能夠有效對付3000米以上戰鬥機、轟炸機的空襲。
1943年3月，明確指示了高射炮兵師的任務，為集團軍提供寬度9公裡、縱深7公裡總共63平方公裡的有效空中掩護，平均每平方公裡有1.5門高炮或者每公裡寬度有9門高炮。
1943年4月，蘇軍將原先步兵師屬獨立高炮營人員與裝備充實到最高統帥部預備高炮師。同時原先集團軍屬高炮團與最高統帥部所屬獨立高炮營進行了編制上互換，為日後高射炮兵師正式組建打下了堅實的基礎。
1943年5月，蘇軍才將幾乎整個高炮部隊，整編成隸屬於最高統帥部的高射炮師，才是蘇軍擁有編制的高射炮兵師，高射炮兵師據此正式誕生，由集團軍所屬高炮團和最高統帥部獨立高炮營所組成。
新誕生的高射炮師，將用於負責集團軍的地面防空，獨立高炮營裝備75mm、85mm中口徑高炮，用來掩護後勤服務設施的安全。
集團軍屬高炮團用來掩護集團軍部隊與後方安全，這樣的明確分工，實現了將防空火力集中於決定性方向。