W 1975 roku powstały trzy prototypy, z których dwa przetestowano na morzu od lutego do września 1976 roku na pokładzie trałowca ORP „Czajka” proj. 206F. Próby wykazały wady, jak wibracje, wadliwe rozwiązanie napędów i przypadki samoodpaleń przy przeładowaniu. W 1979 roku wykonano dalsze zmodyfikowane sześć prototypów. Po skróconych próbach w sierpniu na ORP „Czajka” i próbach od października do grudnia tego roku na lądzie, armatę skierowano do produkcji pod nazwą ZU-23-2M Wróbel („M” zapewne od „morska”). Spotyka się także nazwy dla armaty ZU-23-2M: PAM-23 (Przeciwlotnicza Armata Morska) lub 23-2PAM, a także Wróbel I (w celu odróżnienia od Wróbel II).
Na skutek skrócenia testów z uwagi na opóźnienie projektu, w toku eksploatacji pierwszych serii ujawniły się niedomagania, m.in. mechanizmów przeładowania oraz napędów hydraulicznych. Były one sukcesywnie usuwane, na skutek czego produkowane w kolejnych seriach armaty różniły się od siebie. W 1983 roku wprowadzono nowy mechanizm przeładowania. Ogółem w latach 80. ZM Tarnów i OB-R SM Tarnów wykonały około 50 armat ZU-23-2M, które zamontowano na polskich okrętach. Produkcję zakończono w 1990 roku. Opracowano następnie udoskonaloną wersję armaty - zestaw rakietowo-artyleryjski ZU-23-2MR Wróbel II.