二戰時如斯圖卡俯衝轟炸機這類飛機對地面目標造成了嚴重的威脅，地面部隊需要一種相對輕便靈活、火力持續能力強的低空防禦武器，有鑑於此，美國研究了一款名為M33式的防空機槍塔，安裝了兩挺12.7毫米重機槍，它被安裝在半履帶車上使用並取得成功，隨後以M33為基礎發展出四聯機槍版本的M45防空機槍塔，成為一代經典武器。
M45本質上是M33的升級版，武器為4挺M2重機槍，左右各兩挺，它們由共同的俯仰結構控制，整套武器可在安裝座圈上360°旋轉。武器的旋轉和俯仰均採用電動，機槍塔自帶兩個6伏蓄電池供電，作戰前需要提前充電。
每挺機槍用一個200發的彈藥箱供彈，雖然單挺M2機槍的射速和毀傷能力比起20毫米高射炮來說有所不足，不過M45透過增加機槍數量和彈藥持續能力來解決了這個問題。在射手的控制下，機槍的俯仰角度在-10°~90°之間，4挺機槍可以同時開火，不過標準的操作方法是上下兩挺機槍交替射擊，這樣雖然火力下降了一半，但是槍支得到了冷卻，加強了持續輸出能力。
M45需要3人操作，射手負責控制機槍塔進行作戰，左右各有1名裝填手負責彈藥補充，當然了，裝滿200發12.7毫米子彈的彈藥盒也不輕，足有89磅（約40千克），所以這並不是一個輕鬆的活。
除了直接將M45安裝在各類載具上，它還可以安裝在輪式拖車上，因為M45整套系統重量為1087千克，加上輪式拖車後重量大約和一門75毫米野戰炮差不多，因此它能被多種型別卡車牽引行軍。
眾所周知防空武器都是反人員或反裝甲的有效武器，M45防空機槍塔也不例外，它在歐洲戰區與美製37毫米高射炮一起並肩作戰，負責低空的防禦任務，實戰中它也被用來對地掃射，4挺重機槍的壓制能力比以射速著稱的MG42機槍還要好（當然了，這是兩種截然不同的武器，整體上沒有可比性，單論火力壓制效果）。
當時美國還打算在坦克上安裝M45機槍塔，此舉可以有效地提升坦克防空能力，只不過這種做法並不現實，它的尺寸太大了，坦克上沒有足夠的空間安裝它。二戰後M45仍然被多個國家使用，直到越戰期間美軍都還大量使用，有些M45被安裝在卡車上作為防禦武器使用，取得了不錯的效果。
二戰後期美國海軍也曾嘗試過安裝M45，當時是為了解決神風攻擊的威脅，列剋星敦號航母和兩艘埃塞克斯級航母都安裝了一些，儘管M45在艦艇上反應靈活，但破壞力不足以應對那些亡命之徒，海軍還是更喜歡能一炮把飛機轟散架的40高炮這類武器。
在噴氣時代到來後，M45防空機槍塔在防空作戰時已經明顯能力不足，它有點跟不上噴氣機的高速度，火控也過於簡陋，因此它在二戰後參與的戰爭主要以對地攻擊為主。以色列還曾用2門20毫米高射炮替換4挺機槍，製成了TCM-20防空塔，並且成功出口到幾個國家。
