Второй стадией развития опытных образцов в 1954 – 1956 годах были экспериментальные облегченные низкопрофильные грузовики ЗИС-121Е, ЗИС-126 и ЗИС-128 со всеми односкатными колесами увеличенного профиля, централизованной системой подкачки шин с внешним подводом воздуха, открытыми кабинами, новыми агрегатами и облицовкой.

ЗИС-128 (ЗИС-Э128/Э128А) (1954 – 1956 гг.) – опытный низкопрофильный автомобиль с открытыми кабиной и грузовой платформой. Являлся прямым развитием модели ЗИС-121В и на разных стадиях испытаний оснащался разными агрегатами, узлами и кабинами. В 1954 году были построены четыре машины в двух исполнениях – транспортный грузовик ЗИС-128 и артиллерийский тягач ЗИС-128А, проходившие испытания до 1955 года. Они снабжались прежними 6-цилиндровыми двигателями с разными карбюраторами и степенями сжатия 6,0 и 6,5, двумя видами открытых кабин и шинами размером 10,00 – 18 или 11,00 – 18. В 1956 году на одном из автомобилей был впервые установлен экспериментальный образец перспективного силового агрегата V8. Грузовики ЗИС-128 оснащались новыми коробкой передач и раздаточной коробкой, средним проходным мостом, блокируемыми дифференциалами, компактной лебедкой, герметизированным и экранированным электрооборудованием, позволявшим после небольшой подготовки форсировать броды глубиной до 1,2 м. В марте 1956 года ЗИС-128 был представлен Н. С. Хрущеву, но надежд не оправдал. В истории эта машина считается первой опытной базой перспективного семейства ЗИЛ-131.

Низкопрофильный транспортный автомобиль ЗИС-128 с открытой кабиной. 1955 год.

Весной 1955 года развитием пробного варианта ЗИС-121Е стали еще два опытных образца бортовых грузовиков ЗИС-151Г и один фургон, созданные на серийном шасси ЗИС-151 со стандартными кабинами и всеми односкатными колесами с шинами размером 12,00 – 18 и наружным подводом воздуха. Вариант ЗИС-151В с традиционными задними двускатными колесами был построен на агрегатах будущего автомобиля ЗИЛ-157. В процессе доработок они превратились соответственно в серийный односкатный грузовик ЗИЛ-157 и опытный бесперспективный двускатный ЗИЛ-157А.

26 июня 1956 года Московский автозавод получил имя своего бывшего директора И. А. Лихачева, возглавлявшего предприятие в течение 23 лет, и превратился в Московский дважды ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени автомобильный завод имени И. А. Лихачева или просто ЗИЛ. Эта аббревиатура сразу же стала маркой всех выпускавшихся на тот момент автомобилей, а также всей последовавшей за ними новой автотехники.

Период с конца июня 1956 года до середины 1960-х годов считается переходным временем от первых послевоенных конструкций, навеянных ленд-лизовскими машинами военных лет, к их модернизированным более совершенным вариантам, разработанным собственными силами, но по-прежнему сохранявшим проамериканскую наследственность в общей конструкции и внешности. К тому времени относятся самые активные за всю историю предприятия опытно-конструкторские работы по созданию новых семейств народно-хозяйственных и армейских грузовиков, специальной военной автотехники, перспективных V-образных карбюраторных двигателей, трансмиссий и других автомобильных агрегатов.

В конце 1950-х годов в программу вошел новый эффектный представительский легковой автомобиль ЗИЛ-111, заменивший на военных парадах ЗИС-110. В 1957 году на смену грузовику ЗИС-150 пришел ЗИЛ-164, не слишком уж отличавшийся от своего предшественника. На следующий год завод освоил серийное производство армейского полноприводного автомобиля ЗИЛ-157, в котором наконец воплотились более прогрессивные концептуальные решения, чем у ЗИС-151, и использованы новые конструктивные решения, пока вполне укладывавшиеся в западные понятия о мировом уровне такой техники. Его агрегаты применялись на новых поколениях амфибий ЗИЛ-485А и бронетранспортеров БТР-152В1. В то время конструкторы ЗИЛа собственными силами неимоверно долго и упорно создавали свои будущие гражданские и армейские грузовики, поставленные на конвейер уже в следующий исторический период развития завода. С середины 1950-х годов в специальном секретном КБ активно проводилась работа над принципиально новыми многоосными машинами, послужившими базой будущих советских ракетовозов.

Самые эффектные советские легковые автомобили Московского завода конца 1950-х годов, официально служившие для представительских и парадных целей, на самом деле сослужили более важную роль в деле развития новых видов отечественных военных грузовиков, на которых монтировали новые унифицированные силовые агрегаты и ряд узлов ходовой части.

К моменту окончания выпуска автомобиля ЗИС-110 в 1958 году у конструкторов ЗИЛа под руководством А. Н. Островцева уже был готов новый представительский 7-местный лимузин высшего класса ЗИЛ-111 с официозной помпезной внешностью, вновь выполненный в лучших американских традициях 1950-х годов со строгими ярко выраженными заостренными формами и обилием хромированных деталей. Вновь олицетворявшие величие огромной Страны Советов, они так же были рассчитаны на обслуживание членов правительства, высших партийных и военных чинов. ЗИЛ-111 сохранял общую конструктивную концепцию ЗИС-110, но снабжался рядом принципиально новых агрегатов. Главными новинками были верхнеклапанный V-образный 8-цилиндровый двигатель (5,98 л, 200 л.с.) с четырехкамерным карбюратором К-85 и степенью сжатия 9,0 и автоматическая трансмиссия с кнопочным управлением, состоявшая из гидротрансформатора и планетарной двухступенчатой коробки передач. В рулевой механизм был впервые включен гидроусилитель, в тормозной системе устанавливался вакуумный усилитель, а дисковые колеса снабжались бескамерными 15-дюймовыми шинами. В оснащение салона входили подъемные стекла дверей и перегородки и регулируемое переднее сиденье с электроприводом и кнопочным управлением. При сохранении прежнего размера колесной базы (3760 мм) длина машины возросла до 6137 мм. Снаряженная масса сократилась до 2610 кг, а полная масса почти не изменилась. Максимальная скорость достигала 170 км/ч. Вариант с кондиционером имел обозначение ЗИЛ-111А и внешне отличался чуть уменьшенной площадью заднего окна. В 1960 – 1962 годах небольшой партией были выпущены 4-дверные кабриолеты ЗИЛ-111В со складными брезентовыми тентами и подъемными боковыми окнами с гидроприводом, служившие для встречи важных иностранных гостей и первых советских космонавтов. Специально для приема военных парадов на заводе собрали три открытые машины с поручнями и микрофонной стойкой в салоне и светлой окраской. С 1963 года выпускалась модернизированная версия еще более солидного лимузина ЗИЛ-111Г с округлыми внешними очертаниями и четырьмя фарами, масса которого возросла до 2815 кг. В 1964 – 1967 годах его открытым вариантом являлась модель ЗИЛ-111Д. Автомобилей ЗИЛ-111 всех версий было собрано только 112 экземпляров, в том числе 38 машин ЗИЛ-111Г. Кабриолеты 111-й серии участвовали в военных парадах 1960 – 1972 годов, и впоследствии их сменили новые автомобили ЗИЛ-114 и ЗИЛ-115. В 1960-е годы от легковых машин этой серии грузовики ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131 получили унифицированные двигатели V8, ряд узлов трансмиссии и «гидроруль», а силовой агрегат ЗИЛ-111 впоследствии послужил основой новых двигателей для армейских грузовиков и специальных шасси.