В 1927 году началось оснащение завода оборудованием, в октябре 1928 года была изготовлена пробная партия триеров.
9 ноября 1928 года состоялось торжественное заседание с участием секретаря Воронежского Обкома партии И.М.Варейкиса, посвященное пуску завода. Эта дата - официальный день рождения завода. До 1932 года на предприятии выпускались простейшие зерноочистительные машины - ручные триеры, потом было освоено производство дизельных и авиационных двигателей.
В октябре 1941 года завод был эвакуирован в г.Андижан Узбекской ССР. Во время боев за освобождение Воронежа корпуса цехов и здание заводоуправления были полностью разрушены. 9 июля 1943 года завод №154 был передан из наркомата авиационной промышленности в систему сельскохозяйственного машиностроения и 7 октября 1943 года получил название «Воронежсельмаш». Началось восстановление производственных мощностей.
17 мая 1946 года изготовлен первый послевоенный триер, а с 1948 года начался выпуск сложных зерноочистительных машин ВИМ-СМ-2.
В разные годы ВСМ выпускал хлопкоуборочные машины, калибровщики для цитрусовых, оборудование для обработки льна, очистки семян трав, моторные опрыскиватели. Базовым направлением осталось производство оборудования для послеурожайной обработки зерновых.
В ноябре 1967 года завод награжден Почетной грамотой Президиума Верховного совета РСФСР, в 1970 году удостоен Диплома Совета Министров СССР и ВЦСПС. За досрочное выполнение заданий девятой пятилетки и освоение комплексов современной зерноочистительной техники 16 марта 1976 года завод награжден Орденом «Знак Почета».
С 1976 по 1992 года «Воронежсельмаш» являлся головным предприятием производственного объединения, включавшего в себя конструкторско-технологическое бюро (ГКТБ) и четыре предприятия в Воронеже, Харькове, Брянске и Сузьме. Как центр разработки зерноочистительной техники Советского Союза, ВСМ получал и внедрял в производство самые передовые на то время технические решения.
Конструкторами ГКБТ разработаны высокопроизводительные машины, применяющиеся в зерноочистке до настоящего времени: ОВС-25 (1984), ЗВС-20 (1986), МПО-50 (1992 г), а также оборудование для зерноочистительных агрегатов и комплексов (ЗАВ). Продукцию завода отличает высокая надежность: по сей день работают на производстве установки, выпущенные и установленные в хозяйствах 30 лет назад.
В 70-80-х годах ряд лицензий на производство машин и узлов, созданных и усовершенствованных воронежскими конструкторами ВСМ, были переданы германским производителям зерноочистительного оборудования на предприятие Petkus (Петкус).
25 мая 1979 года на заводе изготовлена миллионная зерноочистительная машина. В 1983 году большой группе работников завода было присвоено звание Лауреатов Государственной премии СССР.
Свыше 200 работников завода награждены орденами и медалями за трудовые успехи, 640 сельмашевцев награждены юбилейными ленинскими медалями.
В 80-х годах продукция завода поставлялась по 500 адресам в Советском Союзе, а также в Болгарию, Венгрию, Монголию, Лаос, Кампучию, Эфиопию, Кипр, Мадагаскар, Афганистан и др. С конвейеров предприятия сходило ежедневно до 130 машин. Протяженность производственных линий составляла два километра.
В 1993 году была проведена приватизация головного завода, и он был преобразован в открытое акционерное общество «Воронежсельмаш». Лишившись государственной поддержки, завод столкнулся с серьезными экономическими трудностями, основная из которых — падение объема производства. Но завод выстоял.
В 2002 году, с приходом новой команды управленцев, была проведена комплексная программа по оздоровлению предприятия. В сжатые сроки реорганизовали цеха, внедрили новые управленческие системы, модернизировали оборудование. Показатели работы предприятия существенно выросли. Объемы производства и продаж от года к году стабильно увеличиваются.
В 2006 году «Воронежсельмаш» представил на рынок новое поколение сепараторов, получивших высокие оценки на отраслевых выставках и быстро завоевавших признание потребителей. В структуре завода создан Инжиниринговый центр, оказывающий обширный перечень услуг по сооружению комплексов для послеуборочной обработки зерна. Предприятие вошло в государственные программы технического перевооружения аграрной сферы, предусматривающие приобретение оборудования в кредит и по лизинговым схемам.