Бои на территории Советского Союза показали  малую эффективность короткоствольных орудий против брони советских танков. Только неграмотная тактика применения танков Красной армией на первом этапе войны, а также малое количество современных боевых машин, позволили Вермахту долгое время держать инициативу в танковом противостоянии. Но количество новых танков в Красной Армии росло, повышалось боевое искусство танкистов, и перед германскими войсками все ощутимее вставал вопрос об увеличении эффективности противотанковых средств.

Правда, для короткоствольной 75-мм пушки в Вермахте уже вводился кумулятивный снаряд, пробивавший броню почти 100 мм толщины, но дальность прямого выстрела этого орудия заставляла желать лучшего.

28 сентября 1941 года Гитлер специальным приказом потребовал увеличения мощности вооружения танков и самоходных орудий Вермахта. Согласно приказу все состоявшие на вооружении бронетанковые средства должны были получить длинноствольные орудия. Не стал исключением и StuG III. Еще в 1940–1941 годах для САУ были изготовлены несколько образцов длинноствольных пушек фирмы «Крупп». Однако для крупносерийного производства приняли орудие StuK 40 L/43 фирмы «Рейнметалл-Борзиг», которое удачно «вписалось» в боевую рубку StuG III Ausf Е. Серийное производство рожденных таким образом StuG III Ausf F началось уже в марте 1942 года. Тогда же они получили новое обозначение «Sturmgeschutz 40 Ausf F (SdKfz 142/1)».

С июня 1942 года ствол орудия StuK 40 удлинился с 43 до 48 калибров. Некоторые авторы ошибочно полагают, что машины, получившие эти орудия, имели модификацию F/8. Это не так, ибо и Ausf F, и Ausf F/8 вооружались одинаково и теми и другими орудиями, а их отличия были связаны с использованием бронекорпуса упрощенной формы (в частности, проушины для буксирных крючьев теперь не навешивались на лобовые детали корпуса, а выполнялись как продолжение бортовых листов), а также наличием ряда изменений в агрегатах САУ, в массовом количестве воспроизведенных в модификации G.

С длинноствольным орудием StuG 40 оказались более пригодными в качестве истребителей танков, в то время как их ценность в качестве САУ поддержки резко уменьшилась. Поэтому почти одновременно с вооружением StuG III длинноствольной пушкой началось производство самоходной штурмовой гаубицы на базе ходовой части и бронировки StuG 40 Ausf F, в которых монтировалась легкая 105-мм гаубица StuH 42 L/28, оснащенная двухкамерным дульным тормозом. Она получила название «Sturmhaubitze 42 (SdKfz 142/2)».