Прототип полноприводного автомобиля КамАЗ-4310, построенный на ЗИЛе в 1970 году.

Во второй половине 1960-х годов завод усиленно занимался проектированием нового дизельного поколения двух– и трехосных грузовиков и тягачей с кабиной над двигателем, которое привело к созданию в 1968 году опытного 8-тонного образца ЗИЛ-170 (6x4). В серийное производство он не пошел, так как весной следующего 1969 года ЗИЛ получил правительственное задание на разработку семейства бескапотных автомобилей с колесными формулами 6x4 и 6x6 и дизельными двигателями Ярославского моторного завода для постановки на конвейер будущего Камского автозавода. За основу новой автотехники был принят ЗИЛ-170, для которого уже была создана характерная кабина, перекочевавшая затем на московские прототипы новых машин. В 1970 году появился первый армейский полноприводный 5-тонный автомобиль ЗИЛ с индексом 4310 (6x6), оборудованный опытным дизелем ЯМЗ-7Э641, кабиной от ЗИЛ-170, лебедкой и рядом агрегатов от грузовиков ЗИЛ-131. Его внешними особенностями были двухцветная окраска кабины с наклоненным назад двухсекционным лобовым стеклом, чуть выдвинутая вперед передняя панель с ярко выраженной выштамповкой и расширенными полукрыльями, белая горизонтальная облицовка радиатора с четырьмя фарами, вертикальными боковыми габаритными огнями и указателями поворотов, многошпилечные колеса и цельнометаллический кузов с тентом. Подвел автомобиль сырой двигатель, и он не преодолел цикл заводских и военных испытаний. В 1974 году появились новые прототипы грузовика 4310 и седельного тягача 4410 с модернизированными силовым агрегатом ЯМЗ-740 V8 и кабиной с двумя фарами, а чуть позднее – опытные образцы 43101 и 43102 с удлиненной кабиной, уже носившие на передней панели кабины маркировку КамАЗ. Их приемочные испытания проводились в 21 НИИИ и вновь выявили большое количество существенных недостатков. После доработок и новых испытаний в 1978 году автомобиль 4310 был принят на вооружение при условии устранения дефектов. В таком виде в 1981 году он поступил в серийное производство на Камском автозаводе под маркой КамАЗ-4310 и дизелем КамАЗ-740, принципиально идентичным мотору ЯМЗ-740.

Начало разработки собственного армейского дизельного полноприводного автомобиля ЗИЛ-4334 (6x6) относится к 1978 году. Тогда появился первый 4-тонный прототип ЗИЛ-Э4334 с лебедкой, унифицированный с грузовиком ЗИЛ-131 и перспективной гражданской гаммой 4331. Внешне от ЗИЛ-131 он отличался удлиненным капотом, плоским двухсекционным лобовым стеклом с треугольными угловыми форточками и цельнометаллическим бортовым кузовом с тентом. Его главными конструктивными новинками были 185-сильный дизельный двигатель ЗИЛ-645 V8, основой которого являлся силовой агрегат «Урал-640», многоступенчатая трансмиссия, усиленные ведущие мосты и широкопрофильные шины от грузовика «Урал-4320». Второй вариант получил подчеркнуто прямоугольные капот, решетку радиатора и крылья со встроенными фарами, кабину с плоским односекционным лобовым стеклом и боковыми дверями с усилительными выштамповками. Третий 3,5-тонный прототип 3Э4334 был создан в 1989 году на шасси ЗИЛ-131Н с новыми многотопливным 170-сильным двигателем ЗИЛ-6451, покатым капотом, аллигаторным оперением и кабиной с повышенной устойчивостью к поражающим факторам ядерного взрыва. Во времена Советского Союза для этих автомобилей успели разработать типовые кузова-фургоны К-4334, а также построили опытные седельные тягачи 4431. До 1990 года все они проходили испытания, а серийное производство армейских автомобилей ЗИЛ-433420 ценой огромных усилий удалось развернуть только через несколько лет во времена демократической России.

Первый опытный образец военного грузовика ЗИЛ-Э4344 с 185-сильным дизелем V8. 1978 год.

Камский автомобильный завод стал самым совершенным и крупным в СССР изготовителем грузовиков и последним советским предприятием, возведенным ударными темпами в преддверии эпох застоя, перестройки и экономических реформ. Учитывая постоянно нараставшее отставание Советского Союза от мирового прогресса, на новом машиностроительном комплексе планировалось осуществлять полный цикл изготовления принципиально нового обширного унифицированного семейства бескапотных грузовиков с дизельными силовыми агрегатами. Его ежегодная производственная мощность оценивалась в 150 тыс. автомобилей плюс 250 тыс. двигателей, которые должны были удовлетворять потребности всех других автозаводов страны, выпускавших грузовые машины и автобусы. На первом этапе предполагалось собирать только базовые трехосные заднеприводные автомобили для народного хозяйства, которые впоследствии послужили основой многочисленных гражданских версий и полноприводных военных модификаций.

С конца 1960-х годов проектированием всего семейства занимались Московский и Минский автозаводы, изготовлявшие первые прототипы, которые проходили заводские и государственные испытания на гражданских и военных полигонах. Созданием новых силовых агрегатов и трансмиссий занимался Ярославский моторный завод. Строительство КамАЗа началось в декабре 1969 года в городе Набережные Челны на берегу Камы в Татарской АССР, и к 1976 году, когда там началось освоение серийного производства, практически все базовые автомобили и их варианты ближайшего будущего уже были всесторонне испытаны, многократно доработаны и подготовлены к массовому выпуску. В них также использовали ряд иностранных стилистических и конструктивных заимствований, но в глаза они не бросались.

Основой первого семейства КамАЗ являлся автомобиль с колесной формулой 6x4, кабиной над двигателем и двускатной ошиновкой задних колес. Все базовые версии и их производные оснащались экономичным четырехтактным дизельным двигателем КамАЗ-740 V8 рабочим объемом 10 852 см3 с отдельными головками блока на каждый цилиндр, тороидальными камерами сгорания, азотированными коленчатыми валами, полнопоточными масляными и двумя воздушными фильтрами. В первых версиях он развивал мощность 210 л.с., в начале 1980-х годов она возросла до 220 л.с, а в дальнейшем планировалось создать целое семейство моторов мощностью от 180 до 360 л.с. Все автомобили снабжались двухдисковым сцеплением с пневматическим усилителем привода, 5-ступенчатой коробкой передач с синхронизаторами на четырех высших ступенях и двухступенчатым редуктором, задней тележкой с межосевым блокируемым дифференциалом, встроенным в редуктор среднего ведущего моста, гидроусилителем рулевого управления, полуэллиптическими рессорами подвески, барабанными тормозами с двухконтурным пневматическим приводом, бездисковыми колесами и опрокидывавшейся 3-местной кабиной с регулируемыми сиденьями, обогревателем и омывателем лобового стекла.

Первые грузовики марки КамАЗ были собраны 16 февраля 1976 года, в канун XXV съезда КПСС, что считалось одной из величайших побед СССР в погоне за Западом и действительно представляло собой весьма крупное достижение отечественной автомобильной промышленности, не ориентировавшейся тогда на отверточную сборку дешевых иностранных машин. Первая промышленная партия автомобилей КамАЗ сошла с конвейера только через пять лет – в феврале 1981 года.