俄国是较早装备马克沁机枪的国家之一，在19世纪末进行了大量的测试，曾尝试了11.43毫米、10.67毫米等少见口径，后来选择了7.62毫米口径，经过不断地修改优化，最终发展成对俄军和苏军都影响深远的M1910重机枪，这款机枪的一个有趣的变型就是ZPU M4防空机枪。
ZPU M4是苏联在20年代研制的防空装备，当时空军已经成长为一个全新的军种并表现出很强的威慑力，防空机枪和小口径防空炮在当时很受欢迎，毕竟当时飞机的技术也不算很强，防空机枪已经能够满足大部分时候的作战需求。
1928年，炮兵总局指示图拉武器工厂以M1910机枪为基础研制2联、3联和4联的防空机枪，其中4联版的就是ZPU M4，也是知名度比较高的。
之所以采用多联装的旧式机枪，一方面是M1910机枪本身可靠性高，弹道特性符合当时的防空需求，直接省去了机枪的研制过程，而多联装的结构只是为了简单粗暴的提升火力密度。没错，事情就是这么简单。
防空机枪拥有一座坚固的支架，它可以安装在汽车或船舶甲板上，也可直接安装在平整地面上，机枪后方有抵肩结构，射手用它抵住肩膀操作机枪移动方向并射击。
4挺机枪并排安装，共同俯仰或水平移动，水平方向旋转没有限制，俯仰角度在-10°~85°。每挺机枪下方安装弹药盒，起初每个弹药盒容纳250发弹药，后来增加到500发甚至1000发，对于单挺每分钟600发射速的机枪来说弹药量非常的充足。
机枪保留了水冷套筒，冷却水通过管道与下方的水箱循环，冷却水补充通过手动泵完成，每挺机枪内容纳大约4升冷却水。
机枪使用环形瞄准具，可以攻击最大1400米高度的目标，对航速500千米/小时以下的低空目标具有较大威胁，4挺机枪喷射的火舌别说命中目标，密集的弹幕看起来就能吓倒不少菜鸟飞行员。
每挺ZPU M4防空机枪需要3名乘员操作，其中射手1名，另外两人负责补充弹药，或者接替受伤的射手作战等。
在30年代，苏联对ZPU M4机枪进行了升级，其中优化了瞄准设备，有文章提到安装2倍径光学瞄准镜和限象仪，不过老照片中基本都是环形瞄准具。
原本光滑的圆柱形水冷套筒增加纵向凹槽强化结构，内部的冷却水也被更换，原本机枪直接使用普通水进行冷却，可是冬季水结冰膨胀可能胀破水冷套筒，射击升温后水要么漏光要么快速蒸发并产生水蒸气，新的冷却液基本采用一半水和一半的甘油，另外再加入0.1％的氢氧化钠，据说这种防冻的冷却液在零下50°都不会结冰。
二战爆发时苏军手中装备了很多ZPU M4防空机枪，卫国战争爆发后这些机枪发挥了很大作用，在著名的布列斯特要塞战斗中苏军防空营将机枪平射扫射敌步兵，密集的火力打得德军步兵寸步难行，后来机枪被航弹破坏后德军才得以推进。
至少在卫国战争前期，ZPU M4机枪很多时候还是在执行它的本职工作，但在1943年春季后它已经无法应对性能更好的飞机了。ZPU M4的生产工作持续到1945年，之所以能坚持这么久，主要是这款防空机枪被证明是非常高效的反步兵武器，因此1943年后它在战场上大部分时候都是当成重机枪使用。
芬兰军队在交战中也缴获了一些ZPU M4，不知道是出于轻量化需求还是无法提供苏军那样的冷却液，芬兰人在套筒上开洞变成风冷机枪，这点重量变化显然对笨重的机枪没什么作用，反而降低了火力持续性。
二战后ZPU M4从苏军装备中退役，新的防空机枪取代了它的位置，一些机枪被运输到其他国家使用，越战期间ZPU M4还被用来对抗过直升机。
