Орудие полностью унифицировано по баллистическим характеристикам и используемым боеприпасам со 152-мм буксируемой гаубицей Д-20. Для наведения орудия, осуществления разведки местности днём и в ночной период времени, а также для стрельбы из пулемёта в командирской башенке установлен комбинированный прицел ТКН-3А с прожектором. Место наводчика оборудовано артиллерийским панорамным прицелом для стрельбы с закрытых огневых позиций и прицелом прямой наводки для ведения огня по наблюдаемым целям.
Самоходная гаубица 2С3 «Акация» поступала на вооружение артиллерийских дивизионов артиллерийских полков танковых и мотострелковых дивизий Сухопутных войск СССР на замену 152-мм гаубицам МЛ-20, Д-1 и Д-20.
Боевое крещение приняла во время войны в Афганистане, использовалась в июне 1992 г. во время Приднестровского конфликта, войны в Абхазии, Первой и Второй чеченских кампаниях. В августе 2008 г. применялась российскими войсками в Южной Осетии. В 2014 г. в ходе вооружённого конфликта на востоке Украины эти самоходные гаубицы использовались обеими воюющими сторонами.
Состояли на вооружении многих стран, среди которых Азербайджан, Ангола, Армения, Беларусь, Вьетнам, Куба, Сирия, Узбекистан, Украина, ГДР, Болгария, Венгрия, Чехия.
2С3 «Акация» применяется Вооружёнными силами Российской Федерации и корпусами народной милиции ЛНР и ДНР в зоне проведения специальной военной операции. Используется для поражения мест скопления живой силы противника, а также легко бронированной техники противника (БТР, бронеавтомобилей и т. д.). Работает в связке с беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) «Орлан-10». При помощи БПЛА заполучают разведывательные данные о позициях противника, после чего наносится огневое поражение цели. После залпа САУ скрытно покидает позицию во избежание ответного огня противника.