在20世紀50年代，世界艦載武器裝備以導彈為標誌呈現出新的發展趨勢。導彈由於攻擊威力大、命中精度高、作戰距離遠而倍受睛睞。相比之下，艦炮在對付空中高速目標以及遠距離作戰方面暴露出諸多不足而遭受冷落，甚至有些水面艦艇在改裝時，拆掉艦炮，換上了導彈。在這樣的背景下，美國FMC公司北方軍械部於1964年在MK42型127mm艦炮的基礎上開始改進研製127mmMK45型艦炮。當時，研製該型艦炮的出發點是揚長避短。雖然艦炮在射程、速度、命中精度等方面已明顯不及於導彈，但是較大口徑的艦炮在兩棲登陸戰中，是較有效的對岸火力支援武器，它具有長時間連續射擊、投彈量大等優點，能有力地炮轟岸防的固定面目標。因此，考慮到MK42型艦炮存在有重量笨重、自動化程度低、可靠性尚不高等缺點，不能滿足新的作戰需求。在設計MK45型時，重點是減輕重量、提高可靠性、易於維修、減少操作人員。研製成功的MK45型艦炮重量僅有22.5噸，操作人員減少到6人，機械結構也有所簡化，提高了可靠性，更便於維修。但發射率則降低到20發/分。
現在，MK45型127mm艦炮已成為美國海軍大、中型水面艦艇上的標準裝備。在近40年的服役期間，MK45型127mm艦炮經歷了多次技術改進，發展了Mode0、Mode1、Mode2型和Mode4型等多種型號。近兩年才裝備的Mode4型在艦炮結構上作了重大改進，其綜合性能有明顯提高。同時，新型彈藥及應用技術層出不窮，這使MK45艦炮如虎添翼，作戰效能有了極大提高。正在開發的新型彈藥有，低成本競爭型彈藥（LCCM）、BestBuy彈藥、Scramshell高效能炮彈、增程制導炮彈（ERGM）、Mk172新型子母炮彈(cargoprojectile)及其高能發射裝藥。應用技術有，新型高能材料、末段尋的器技術、訊號處理與計算機技術等。
能快速方便地選擇和發射多種彈藥
1977年，美國FMC公司開始對MK45型127mm艦炮進行了第一次改進。改進後的MK45-1型127mm艦炮增加了自動選彈功能，它能夠發射6種不同炮彈。這些炮彈有：薄壁爆破榴彈（HC）、黃磷煙幕彈（WP）、照明彈（SS）、照明彈2(SS2)、高殺傷破片榴彈（HF）、半主動鐳射制導炮彈（SALGP）、紅外製導炮彈（IRGP）。引信包括：機械時間引信（MT）、可控時間引信（CVT）、彈頭起爆引信(PD)、彈頭起爆延時引信（PPD）、紅外引信（IR）、近炸或可變時間引信（VT）、電子可調引信（EST）。火藥有：標準裝藥/減裝藥、增裝藥、制導炮彈裝藥。
MK45Mode1型127mm艦炮在執行某項任務時，可將上述六種炮彈、引信和裝藥配成六種組合（1-6號）。如果任務改變，這六種組合可通過MK45Mode1型127mm艦炮控制檯上的功能開關予以變換。在低揚彈機裝彈位置上的顯示板也標有待裝的彈種指令。在MK45-1型127mm艦炮中，用機械/電子兩用引信測合機取代了MK45Mode0型127mm艦炮中的機械引信測合機。
效能穩定、工作可靠20世紀80年代末，FMC公司對MK45型127mm艦炮進行了第二次較大的技術改進。改進的重點是提高可靠性、便於維修。它更多地採用了可靠性好的標準部件，如用固態邏輯電路和放大器取代了延時邏輯電路，用封裝式固態紅外光電管取代了機械開關和白熾光電管；內裝的自檢儀器可以隨時檢測出故障及故障部位。現在的MK45-2型127mm艦炮的日常維修操作已相當簡單，通常只需2人。
MK45型127mm艦炮耐用，即使在海水掠過火炮裝置、陣風速度達85-113節之間，結冰速度達152.4毫米/小時的情況下仍能正常工作。MK45型127mm艦炮工作也極其可靠，艦上試驗發射2500發炮彈，只停射三次，即平均無故障發射彈藥為862發。
培訓程式相對簡單MK45型127mm艦炮獨特的GMOTS系統是其它艦炮系統所不具備的。它操作簡單靈活，受訓人員在操作檯上能很快熟悉掌握MK45型127mm艦炮的操作，避免了過去在人員培訓中，必須實際操作艦炮所帶來的不必要的浪費損耗。
系統結構
MK45型艦炮裝置分為炮甲板以上的上部結構和炮甲板以下的下部結構。
上部結構有炮管、滑板構件、炮架、炮臺、上部蓄壓系統、炮塔及射擊孔護板。
炮管有MK19Mod0型和MK19Mod2型兩種，前者為可拆換襯管結構，後者為單筒式結構。
滑板構件集中了艦炮射擊的主要部分，它包括炮栓後膛機構、搖架等部件。炮栓為上、下垂直滑動型（上升時輸彈），它把從擺彈臂擺上來的炮彈卡緊入膛，同時接通電動撞針，便可擊發。後膛機構包括有液壓式活塞驅動聯動裝置，它將帶動炮栓及所需部件的上升或下降，以便在炮擊後或不發火時退殼。
搖架在火炮工作時將圍繞火炮俯仰角軸線旋轉，以便把來自上部揚彈機、垂直走向的彈藥轉成火炮滑板的瞄準角度。炮架支承著炮耳、上部蓄壓系統、滑板系統和炮塔等上部主要結構，它配有炮座圓環、瞄準和射擊用的動力驅動裝置，為火炮提供所需的瞄準和射擊軸線。炮塔由丁字梁增強型的鋁製材料鑄成，用以保護火炮內部構件和炮員，防止受到風雨、槍炮和原子、生化武器的傷害。炮塔上裝有出入口、系統通風裝置、液壓集油箱和緩衝減震裝置。
射擊孔護板為可動式，在火炮進行瞄準和射擊時，它限定了火炮的高低射界，同時又是炮管和彈殼退出的孔口。炮臺是整個上部結構的底座，並用作方向瞄準和安裝大型瞄準齒圈的固定部件。MK45型艦炮沒有水冷卻裝置，但有吹氣系統。它在發射後開栓的瞬間將膛內的殘留氣體和殘渣從炮口處吹出。
下部結構包括兩部下揚彈機、彈鼓、引信測合機、上揚彈機及下部蓄壓系統等部分組成。
它們完成將彈藥從彈藥庫輸送至炮塔內供彈位置的全過程。與MK42型艦炮相比，MK45型艦炮的機械結構大大減化，它只有一個裝填彈鼓，可貯存20發炮彈。供彈時，由彈藥庫的裝彈手將分裝式的彈丸和藥筒從下揚彈機的兩個裝填口放入後自動上揚至彈鼓內，再由引信測合機裝定引信，然後進入的揚彈機直至提升到炮塔內，轉送給擺彈臂，當擺彈臂擺至與炮管平行位置時，炮彈便由輸彈器推入膛內。
在火炮甲板下的艙室裡裝有EP1配電櫃、EP2火炮操縱檯和EP3顯示器。
EP1接收艦艇440V電力，經轉換後分配給艦炮系統的各個供電裝置；EP2上裝有各種開關、鍵盤和指示器，用於系統測試，操作員通過操作這些開關係統尋找故障和檢查故障源。EP3位於下揚彈機裝彈臺旁，面板上的彩色燈為裝彈手顯示所需裝填的彈種和停止裝彈等指令。EP1、EP2、EP3還與一臺電子引信測合機、電子引信模擬器和一臺火炮指令響應裝置（Goru）一起構成MK45型艦炮維修與作戰訓練系統（GMOTS）。Goru是GMOTS的中心部件，通過一個訓練操縱檯，受訓人員可以模擬炮座的正常動作、系統故障和武器控制系統的指令，為使用者提供了一個低費效比的MK45艦炮的訓練程式，對實際艦炮系統沒有任何損耗。
MK45Mode4型艦炮在美海軍海上戰略調整中，MK45型127mm艦炮在海上火力支援中將承擔重要作用。根據海軍艦艇炮火支援(NSFS)作戰要求，即當發射平臺遠離海岸25nm時，艦炮的最遠射程要達到63nm，如有可能，還可提高到75nm（更遠的距離將由對岸打擊型導彈來實現）。在這種需求下，美海軍對MK45型艦炮進行了各種技術改進；同時研製了新型彈藥。經過重大改進的Mk45Mode4型艦炮現在已經率先裝備在新服役的“阿利伯克”級導彈1驅逐艦上。由127mm高能火炮、增程制導炮彈（ERGM）和NSFS火控裝置構成的Mk45Mode4型艦炮武器系統與以前相比，在反應能力、適應能力、毀傷能力等方面都有了很大提高。
Mk45Mode4型艦炮在結構上的改進包括：炮管長度從原來的54倍加長到62倍，其基座環和炮耳支架由更堅固的材料製造，重新設計滑動元件中的多個部件等。由於新的效能要求和發射ERGM增加了火炮自身的負載，因此，還改進了制退/復進系統、炮箱、彈殼托盤和拋殼機構，結果導致炮重比Mk45-2型增加約10%。為減小雷達反射截面積，炮塔進行了隱身設計，整個炮塔外形稜角分明，隱身效能有較大改善。
在提高自動化方面，Mk45Mode4型艦炮進行了以下改進：
對炮座裝填彈鼓中的所有型別彈藥（包括常規彈藥、發射藥、引信、ERGM）的裝卸、上炮及發射全部實現自動化。
為獲得所需的射程、彈道和毀傷效果，能自行確定、選擇、裝定彈種、發射藥及引信。
能通過內部數字介面及電話與艦上其他對岸火力支援作戰部門和其他系統進行通訊、接收和顯示從感測器和火控系統傳來的目標資料。
將要裝備的幾種新型彈藥
目前，美海軍正為127mm艦炮研製的新型彈藥主要有：增程制導炮彈（ERGM）、低成本競爭型彈藥（LCCM）、BestBuy彈藥等。
EX171增程制導炮彈（ERGM）
雷西恩公司從1996年就開始為美國海軍研製EX171增程制導炮彈（ERGM）。ERGM是利用GPS/INS(全球定位系統/慣性系統)複合制導，屬全自主式彈藥。炮彈長1.52米，重量為48千克，內裝72顆M80子彈藥，最大射程117千米，精度為10－20米。ERGM的工作程式是：ERGM被艦上火控系統預初始狀態後，先按預定程式飛行，然後從不同GPS上接收目標資料，並根據這些資料校正艦向，直至擊中目標。ERGM計劃在2004年首先裝備在“阿利伯克”級導彈驅逐艦上。
LCCM彈藥該彈藥所採用的關鍵技術是在彈丸引信上裝備微型導航和控制系統，能夠精確飛行到目標所在位置。這種彈藥更優於“靈巧”武器、“卓越”武器及“普通”武器。LCCM彈藥的研究目標是，在價格更低的前題下，用GPS/INS裝備北約標準引信，實現陸、海軍聯合生產以達到通用性。即可供海軍127mm和76mm炮彈使用，也可用於陸軍和陸戰隊的105mm、155mm榴彈炮彈和120mm迫擊炮彈上。按照設計要求，LCCM彈藥控制部分將與ERGM具有相同的制導能力，即GPS衛星導航和慣導。制導部分由GPS接收機、慣性導航器、控制翼和發電機等組成，要求它能裝在只有10in大小（不到可樂罐的一半）的空間裡。為實現上述目標，LCCM制導部件採用特殊工藝。例如，慣性導航器利用在微電子線路中所採用的電子束微加工技術以矽為材料製成，它與高密度GPS接收機配合，採用專門設計的積體電路。
Best Buy 彈藥技術
目前，Mk45型127mm艦炮的裝彈系統對彈丸長度限制在61英寸以內。BestBuy彈藥則通過使用一種彈扣接頭將較長的彈丸分成兩部分進行裝填，因此彈丸被推入炮膛也需二步。首先將彈丸的前部推入炮膛，而後再推入彈丸後部及發射藥，此次的推力速度要確保能將兩部分扣在一起，這時彈丸長度達到了80英寸。如果裝填更長的彈丸，則需三次裝填，將原來的第二步再細分，第三步主要用於裝填發射藥，此時彈丸長度將可達到110英寸。這種彈丸將能攜帶2倍於61英寸ERGM的有效載荷，其射程達到115nm。而且，它的價格一般也不高於ERGM。此外，由於它用一倍發射藥能發射兩倍的有效載荷，使船艙彈庫能容納更多的有效載荷彈藥，大大提高了水面艦艇的打擊力量。此外，BestBuy彈丸利用石墨/環氧樹脂混合物代替鋼質和鋁質材料，大大減輕了重量。
效能資料（Mode2型）
口徑： 127mm
管長： 54倍口徑
俯仰範圍： -15°～+65°
旋迴範圍： ±170°
高低瞄準速度： 20°/s
方向瞄準速度： 30°/s
炮重（不包括下揚彈機）： 22噸
初速： 807米/秒
彈丸重： 31.75千克
發射率： 16-20發/分
射程： 23千米（對海）、15千米（對空）
電力需要及功耗：440伏、60赫茲、3相52千伏安（備用）、101千伏安（射擊時）、180千伏安（最大）
炮員： 6人（一名炮長、一名控制檯操作員、四名彈藥裝填手）
裝備情況美國海軍“提康德羅加”、“弗吉尼亞”、“加利福尼亞”級巡洋艦，“阿利伯克”、“斯普魯恩斯”、“基德”級驅逐艦、“搭拉瓦”級兩棲攻擊艦。
澳洲海軍“ANZAC”級護衛艦（MK45-2）、巴西海軍“PortoEsperanca”級巡邏艇（MK45-1）、希臘海軍“MEKO200HN”級護衛艦（MK45-2）、紐西蘭海軍“ANZAC”級護衛艦（MK45-2）。