14 сентября 1943 г. опытный образец пушки С-3, изготовленный заводом № 172, был отправлен на Софринский полигон (недалеко от Подлипок). На испытаниях пушка показала расчетные баллистические данные и бронепробиваемость, но выявились и два недостатка. Конструкция крепления литого дульного тормоза при помощи втулки оказалась неудачной — втулку разорвало после нескольких выстрелов. Литой дульный тормоз пришлось срочно менять на штампованный. При стрельбе орудие сильно подпрыгивало, это делало опасной работу наводчика и сбивало прицел, что приводило к уменьшению темпа прицельной стрельбы — очень важной характеристики противотанковой пушки.
По результатам испытаний в Софрино в ЦАКБ были срочно переделаны рабочие чертежи пушки и отправлены в Ленинград. ГКО обязал завод «Большевик» изготовить пять пушек С-3 для войсковых испытаний, не дожидаясь результатов повторных полигонных испытаний. Необходимость в мощной противотанковой пушке была настолько велика, что ГКО пошел на нарушение сложившегося порядка испытаний орудий.
15 апреля 1944 г. на Гороховецком полигоне в Горьковской области начались войсковые испытания четырех пушек С-3, изготовленных заводом «Большевик». В процессе испытаний произвели выстрел по «Тигру» с дистанции 1500 м, и броня его была пробита. При обстреле САУ «Фердинанд» на той же дистанции пробоин не было, но САУ вышла из строя из-за откола брони с внутренней стороны. Позже за это пушку в войсках часто именовали грабинским «зверобоем».
Войсковые испытания были закончены 2 мая. Они показали, что «прыганье» пушки устранить не удалось — это было органическим недостатком столь мощной пушки. Также серьезным недостатком была сильная вспышка, образование облака дыма и пыли при стрельбе на небольших углах возвышения и настильных траекториях — это ослепляло расчет и демаскировало позицию батареи. Но это была неизбежная цена за малый вес пушки — мощный дульный тормоз поглощал 60% энергии отката. Комиссия также отметила еще несколько дефектов, например поломку кулачков полуавтоматики затвора, но их посчитали временными производственными недоработками непринципиального характера.
Постановлением ГКО от 7 мая 1944 г. пушка С-3 была принята на вооружение под наименованием «100-мм полевая пушка обр. 1944 г.», а заводской индекс ее стал БС-3. Дело в том, что администрация завода «Большевик» решила увековечить свои труды и добавила букву «Б» — индекс своего завода — к индексу ЦАКБ.
