Заказ на разработку 12,8-см зенитной пушки был выдан фирме «Рейнметалл» в 1936 г. Фирма представила опытные образцы изделия 40 для испытаний в 1938 г. В декабре 1938 г. был дан первый заказ на 100 установок. В конце 1941 г. в войска поступили первые батареи с 12,8-см зенитными орудиями Flak 40.

Первоначально предполагалось, что мобильные 12,8-см установки будут перевозиться на двух повозках, но позже было решено ограничиться одной четырехосной повозкой ("спецприцеп 220"). Но за время войны поступила на вооружение только одна мобильная батарея (6 орудий). В августе 1944 г. на вооружении Германии было: б мобильных установок; 242 стационарные установки; 201 железнодорожная установка (на четырех платформах). К февралю 1945 г. число стационарных установок увеличилось до 362, число мобильных и железнодорожных установок не изменилось.

12,8-см Flak 40 была полностью автоматизированной установкой. Наведение, подача и досылка боеприпаса, а также установка взрывателя производились с помощью 4 асинхронных генераторов трехфазного тока напряжением 115 В. Четырех орудийную батарею 12,8-см Flak 40 обслуживал один генератор мощностью 60 кВт. С 1942 г. была начата разработка новой 12,8-см пушки (изделие 45), но до конца войны она так и не была принята на вооружение. 12,8-см пушка 45 имела более длинный ствол, больший объем зарядной каморы и соответственно большую начальную скорость и баллистический потолок.

При создании 12,8-см двухорудийной стационарной установки было использовано основание от 15-см установки 50. Опытные образцы двухорудийной установки назывались "изделие 44". Серийные установки получили наименование 12,8 cm Flakzwilling 40. Первая четырехорудийная батарея была установлена в Берлине весной 1942 г. (по другим сведениям, в августе 1942 г.). В августе 1944 г. на вооружении было 27 установок, а в феврале 1945 г. - 34 установки. (Изготавливались установки на заводе фирмы "Ханомаг" в Ганновере. В начале 1944 г. делали одну установку в месяц, в конце того же года - 12 установок в месяц. Установки входили в состав ПВО крупных городов, в том числе Берлина, Гамбурга и Вены.

Для пушек Flak 40 было разработано 2 типа снарядов - осколочно-фугасный и бронебойный. Высота действительного огня осколочно-фугасным снарядом с дистанционным взрывателем составляла 12800 м. Бронепробиваемость бронебойным снарядом на дистанции 1500 м составляла около 150 мм. Заряжание, как и у всех зенитных пушек, унитарное.