同車輛底盤構成一體自身能運動的火炮。自行火炮越野性能好，進出陣地快，多數有裝甲防護，戰場生存力強，有些還可浮渡。自行火炮的使用，更有利於不間斷地實施火力支援，使炮兵和裝甲兵、摩托化步兵的戰鬥協同更加緊密。
自行火炮主要由武器系統、底盤部分和裝甲車體組成。武器系統包括火炮、機槍、火控裝置和供彈裝填機構等。為減小炮身後坐量，多採用效率較高的炮口制退器；為減少戰鬥室內的火藥燃氣，炮身上裝有抽氣裝置；為提高射速和減輕裝填手的勞動動強度，多采用半自動或全自動供彈裝填機構。底盤部分包括動力裝置、傳動裝置、行動裝置和操縱裝置，通常采用坦克或裝甲車輛底盤，有的則是專門設計的。車體的裝甲材料主要有鋼質和鋁合金兩種，厚度一般為10～50毫米，前裝甲較厚，其他部位較薄。
幾種自行火炮性能簡表
自行火炮除按炮種分類外，還可按行動裝置的結構形式分為履帶式、輪胎式和半履帶式；按裝甲防護可分為全裝甲式（封閉式）、半裝甲式（半封閉式）和敞開式。全裝甲式車體通常是密閉的，具有對核武器、化學武器和生物武器的防護能力。
自行火炮出現於第一次世界大戰期間。第二次世界大戰時，隨著坦克的普遍使用，自行火炮作為有力的支援武器，得到迅速發展。這一時期的自行火炮主要是反坦克炮，炮塔為固定式，方向射界很小。戰後，美、蘇等國均重視自行火炮的發展，研制和裝備瞭多種類型的自行火炮，並不斷地改進其戰術技術性能。美國在50年代制造的M44式155毫米自行榴彈炮，身管長為口徑的23倍，射程14600米，炮塔為敞開式，方向射界60°，采用汽油發動機，最大行程120～150公裡；60年代改型為M109式，采用全裝甲防護、密閉式旋轉炮塔，改用柴油發動機，行程增大到360公裡；70年代又改型為M109A1式（見表）和M109A2式，身管長為口徑的39倍，射程達18000米。
美M1091A1式155毫米自行榴彈炮
自行火炮將在提高火炮性能的同時，進一步改進發動機，選用或設計更加合理的底盤，延長使用壽命，改善操縱和維修性能。