二戰初期大口徑高射炮並不多，普遍為3英寸高射炮或者75毫米口徑高射炮，法蘭西戰役期間德軍的88毫米高射炮表現突出，對空能驅逐轟炸機，對地能反坦克，一時之間激起了各國研究大口徑高射炮的興趣。美國在1938年就提出了現代防空解決方案，旨在尋找一種大口徑的高射炮，這個計劃隨後發展成了M1式4.7英寸（120毫米）重型高射炮。
M1式120毫米高射炮是美國在二戰中製造的最大口徑防空炮，並且在美國正式參戰前就開始部署，在二戰中屬於先進的高射炮系統。
該炮口徑120毫米，採用60倍徑身管，無炮口制退器，立楔式炮閂，發射分裝式彈藥，彈頭有破片彈和榴彈兩種，重約50磅（約22.7千克）。火炮放在一個帶有3支可摺疊液壓支架的輪式炮架上，部署的時候液壓支架展開並撐起炮架，將炮輪升離地面，火炮後方有兩個摺疊平臺，作戰時放開供炮手操作。
火炮可360度調整方向角，最大仰角80°，標準的最大射速為10發每分鐘，實際上在訓練有素的炮兵手中能超過12發每分鐘，對於一款二戰時期的大口徑高射炮而言實屬優秀。火炮炮口初速度945米每秒，最大射程將近25000米，最大射高約17500米，炮彈擁有最長30秒的延時引信。
對於二戰期間的高射炮而言，該炮的射擊高度讓其他同類火炮「望塵莫及」，甚至遠超當時飛機的實用升限，因此該炮得到了「平流層大炮」的綽號。
M1高射炮性能雖好，火炮本身也足夠笨重，裝在八輪式炮架上重約31噸，只能用重型拖車以5~20英裡的速度拖行，操作這門火炮需要一個13人組成的作戰小組，其中包括1名軍官、1名槍炮指揮官、1名炮兵中士、一名彈藥中士以及另外7名負責裝彈、方向調整的士兵。
通常情況下將4門M1高射炮集中部署，以形成一定密度的防護區域，由SCR-268雷達系統判斷敵機方位，另外配以大功率探照燈。當雷達系統捕獲目標後，操作人員通過三角測量法計算出具體數據，然後再得出高射炮射擊參數。雖然這套設備在今天看來沉重且操作繁瑣，但在當時卻是實實在在的「黑科技」。
與其他高射炮不同，M1雖然趕在二戰中服役，但卻從沒有真正走上一線去戰鬥，一方面是因為前線敵人沒有戰略轟炸機部隊，使用90毫米高射炮就已經能夠應對高空中的轟炸機了，另一方面當然就是火炮笨重，在太平洋的跳島戰術中用不上，在海上運送這麼個31噸的火炮也是不小的負擔，歐洲地區倒是有點用，有少部分被用來保衛倫敦等地免遭V1飛彈的攻擊，然而它們抵達的時間太晚，壓根就沒有實戰。
二戰後M1跟隨美軍參與了韓戰，並在那裡對一部分螺旋槳飛機造成了殺傷，不過在面對噴氣式飛機的時候反應笨拙，已經落後於時代，之後被防空飛彈取代。在它十多年的服役中沒有什麼表現亮點，總共生產了約550門。