Эта боевая машина была разработана осенью 1943 года на базе тяжёлого танка КВ-1С Центральным Артиллерийским Конструкторским Бюро (ЦАКБ) под руководством Василия Гавриловича Грабина. Буква С в названии САУ по принятой тогда системе обозначений соответствовала разработкам ЦАКБ, а индекс 51 являлся порядковым номером проекта. Установка С-51 в целом успешно прошла полигонные испытания, но на вооружение Рабоче-Крестьянской Красной Армии не принималась и серийно не производилась. С-51 вооружалась доработанной гаубицей Б-4 калибра 203 мм. Орудие монтировалось в открытую на крыше бронекорпуса и имело вертикальные углы наводки от 0° до +60°, сектор горизонтальной наводки составлял 4°. Высота линии огня составляла 2,795 м; дальность прямого выстрела - 1070 м по цели высотой 3 м, дальность выстрела прямой наводкой - 6,9 км, наибольшая дальность стрельбы - 18,26 км. Выстрел производился посредством ручного механического спуска. Орудие Б-4 оснащалось поршневым затвором, скорость огня составляла 1 выстрел за 1,25-2,5 минуты. В боевом положении расчёт орудия прикрывался массивными броневыми щитами по обе стороны от орудия, на марше щиты убирались, а ствол гаубицы оттягивался назад в походное положение. Боекомплект орудия составлял 12 выстрелов раздельного картузного заряжания. Снаряды и заряды укладывались в бронекорпусе установки, также была обеспечена возможность их подачи с грунта. САУ С-51 могла стрелять всем ассортиментом боеприпасов буксируемой гаубицы Б-4, включающим фугасные и бетонобойные снаряды массой 100 кг.