使用高射炮將彈丸射向目標的行動。它是高射炮兵指揮員和雷達、儀器、火炮等專業人員協調一致的行動。高射炮兵射擊的主要目標是飛機，必要時也可射擊地面目標和水面目標。
對空射擊 現代高射炮兵對空中目標射擊，通常先以雷達、光學儀器、光電跟蹤和測距裝置搜索、發現和跟蹤目標，連續測定目標座標；通過高射炮射擊指揮儀或瞄準具求出射擊諸元（提前方位角βqq、射角φ和使用時間引信時的引信值），並連續傳送到火炮；然後，火炮按射擊諸元進行發射，使彈丸直接命中目標，或在目標附近爆炸以破片毀傷目標（見圖）。
高射炮對飛機射擊時的基本原理示意圖
由於目標運動快速，火炮不能直接向目標現在點(М)射擊，而應向目標提前點(Мq)射擊。同時，由於彈丸受重力和空氣阻力的影響，其彈道向下彎曲，火炮射擊時身管還要抬高一個高角(ɑ)。目標提前點是根據目標在彈丸飛行時間內仍按火炮發射前的飛行狀態作有規則運動的假定，用外推法確定的；高角是根據彈丸下降量確定的。確定提前點(Мq)和高角(ɑ)時，必須使彈道與目標航路相交，使彈丸從起點到提前點的彈丸飛行時間與目標從現在點到提前點的目標飛行時間相等。
射擊步驟 高射炮兵射擊包括射擊準備和射擊實施兩個步驟。射擊準備主要包括：準備火炮、儀器、彈藥，使之處於良好的戰備狀態；組織對空偵察，保證及時發現目標；根據任務、地形和飛機活動特點等制定射擊預案；計算與修正氣象、彈道等條件的偏差。射擊實施主要包括：搜捕與指示目標；判斷情況，選擇目標；決定火力運用的方法、射擊方法和發射種類；確定開火時機，適時開始射擊；進行射擊觀察；實施火力機動。
射擊方法 通常分為指揮儀法射擊和瞄準具法射擊。指揮儀法射擊，是利用指揮儀求取射擊諸元的方法進行的射擊，是高射炮兵的基本射擊方法。指揮儀是比較完善的計算裝置，其核心部分是計算機，對目標飛行狀態的假定接近實際，可修正氣象和彈道條件等偏差，計算諸元的準確性較好。瞄準具法射擊，是利用火炮瞄準具求取射擊諸元進行的射擊。瞄準具對目標飛行狀態的假定和計算裝置較指揮儀簡單，計算諸元的準確性低於指揮儀，通常是在不能用指揮儀法射擊時采用的射擊方法。有的自行高射炮系統有一部主計算機和一部簡易計算機。用主計算機計算諸元射擊是基本的方法，簡易計算機是在緊急情況下不能用主計算機時使用。
高射炮的發射種類：小口徑高射炮通常用點射，包括連續發射彈數較少的短點射和連續發射彈數較多的長點射；大、中口徑高射炮通常用有一定發射間隔的齊射和以最大發射速度發射的急促射。
簡史 第一次世界大戰期間，高射炮兵對空中目標射擊，是在火炮瞄準具上裝定從諸元表中查出的諸元進行射擊。夜間用探照燈照明目標後射擊。在觀察不到目標時，則利用聽音機或根據人的聽覺，將火炮身管概略對向目標運動前方實施射擊。戰後，出現瞭高射炮射擊指揮儀和高射炮瞄準具，能自動連續地賦予射擊諸元，提高瞭射擊諸元的準確性和射擊的及時性。但指揮儀和瞄準具隻能按照目標在水平面上以等速、直線飛行的假定進行工作。在此期間，還采用瞭在目標前進航路上設置彈幕（火網），用以攔阻目標的攔阻射擊。第二次世界大戰期間，指揮儀和瞄準具有瞭很大改進，能保障對水平面和斜面上等速、直線飛行的目標射擊。高射炮兵裝備炮瞄雷達後，解決瞭高射炮兵在夜間和晝間能見度不良條件下對飛機射擊的問題，提高瞭射擊精度。中口徑高射炮開始使用近炸引信，增大瞭射擊效果。戰後，炮瞄雷達、指揮儀、瞄準具和火炮不斷更新，射擊過程的自動化程度不斷提高。指揮儀對目標飛行狀態的假定又有瞭改進，能保障對水平面和斜面上勻加速、曲線飛行的目標射擊。
20世紀70年代以來，許多國傢大力發展的小口徑高射炮系統，能同時進行搜索與跟蹤，能在全天候和電子戰條件下識別敵我飛機，探測和跟蹤低空、超低空快速目標，並能同時跟蹤多個目標。有的高射炮系統采用數字式火控計算機，能迅速、準確地同時計算多個目標的射擊諸元和為獲得最大毀傷概率所需的連續射擊時間，並能同時控制數個火力單位對數個目標射擊。有的高射炮系統在炮口裝有測定初速、氣壓等的設備，能自動修正初速和氣象條件變化所引起的彈道偏差；在儀車和炮架上均裝有自動調平裝置，可在幾秒鐘內自動調整儀車和炮架水平；在儀車上裝有視差測量裝置，可自動測定和修正儀器與火炮之間的視差，縮短瞭射擊準備時間，提高瞭射擊精度。為瞭提高命中和毀傷概率，有的高射炮系統采用近炸引信和預制破片的榴彈射擊。自行高射炮系統機動性好，自動化程度高，能自動修正車體偏向與搖擺所產生的偏差，保障行進中搜索、跟蹤目標，計算射擊諸元，實施行進間射擊和短停射擊。高射炮系統的反應時間一般為6～8秒，有的隻需2.5秒。由於電子計算機和運籌學原理的廣泛運用，高射炮兵射擊將進一步向提高精度、速度和自動化程度的方向發展。