Для увеличения подвижности и снижения стоимости изготовления при сохранении тактико-технических характеристик орудийной части пушки Бр-2, в ОКБ-9 была разработана пушка Д-4. Результаты испытаний показали, что система имела ряд недоработок: частые недокаты орудия после выстрела, недостаточная устойчивость при стрельбе, недостаточная обтюрация пороховых газов подушкой затвора. Систему рекомендовано было доработать и представить на повторные испытания, однако дальнейшие работы по 152-мм пушке Д-4 не проводились.Д-4 представляла собой наложение ствола с баллистикой Бр-2 на лафет 152-мм гаубицы-пушки МЛ-20. Для уменьшения силы отдачи ствол снабжен дульным тормозом. Канал ствола полностью соответствовал каналу ствола Бр-2 (углубленная нарезка, уменьшенная камора). Снаружи ствол конструктивно оформлен для возможности наложения его на лафет МЛ-20. Затвор целиком использован от пушки Бр-2. В конструкцию лафета МЛ-20 внесены изменения с целью его упрочнения в связи с увеличением веса ствола в 1,5 раза. Люлька имела упрочненный короб, новый сектор. Противооткатные устройства имели новые кроншток, регулирующее кольцо и клапана в накатниках, по типу применяемых в системе Д-1. В верхнем станке усилена отливка станка, установлены пружины Бельвиля под штырь, тормоз червяка и болты для его крепления. Уравновешивающий механизм имел по  усиленные пружины в  колонках.. Боевая ось и подрессоривание - усилены рессора, обоймы рессоры и стяжки. Колесо пушки имело добавленную третью грузошину, размещенную на кольце, приваренном к основному ободу колеса. Пушка Д-4, обладая могуществом пушки Бр-2, была способна решать боевые задачи корпусной артиллерии и артиллерии Резерва Главнокомандования, и имела ряд преимуществ перед пушкой Бр-2. Вес Д-4 в походном положении в два раза меньше, чем вес Бр-2.