Jako pierwszy prototyp powstało działo SU-122M. Było ono uzbrojone w 122 mm haubicę D-11. Był to wariant 122 mm haubicy U-11 montowanej w czołgach artyleryjskich KW-9 i prototypowym IS-2 (nie mylić z mającym to samo oznaczenie seryjnym IS-2 uzbrojonym w 122 mm armatę D-25T). Haubicę zamocowano w jarzmie zapożyczonym z SU-85. Pojazd wyposażono w powiększoną nadbudówkę pancerną. Większa nadbudówka i armata o mniejszej długości odrzutu (600 zamiast 1100 mm) pozwoliły na racjonalniejsze zagospodarowanie przedziału bojowego. Dodatkowym plusem było umieszczenie pokrętła mechanizmu kierunku i podniesienia po jednej stronie dzięki czemu celowniczy mógł samodzielnie celować z działa.
SU-122M przeszedł w dniach 18–23 czerwca 1943 próby państwowe. W czasie ich trwania przejechał 858 km i oddał 229 strzałów z działa. Komisja nadzorująca próby zaleciła skierowanie SU-122M do uzbrojenia, ale miała także uwagi krytyczne. Za zbyt dużą uznano masę pojazdu (31,5 t), za zbyt mały zapas amunicji (34 nab.). W efekcie powstał nowy prototyp o oznaczeniu SU-122-III. Był on uzbrojony w 122 mm haubicę D-6S-122 wykorzystującą podzespoły 85 mm armaty D-5 działa samobieżnego SU-85. Próby tego prototypu odbyły się w dniach 25 lipca – 6 sierpnia 1943 roku. W czasie prób doszło do uszkodzenia powrotnika haubicy.