В апреле 1936 года первый образец МЛ-15 был направлен на полигонные испытания, однако их не прошёл и был отправлен на доработку. В марте
1937 года МЛ-15 вышла на повторные полигонные испытания, которые прошли без замечаний. МЛ-20 вышла на полигонные испытания
25 декабря 1936 года, а в следующем году — на войсковые. По итогам этих испытаний МЛ-20, после устранения недостатков, в основном касающихся лафета, была рекомендована к принятию на вооружение.
22 сентября 1937 года МЛ-20 была принята на вооружение под официальным названием «
152-мм гаубица-пушка обр. 1937 г.»..