Прототип ЗИЛ-131Л с 135-сильным двигателем V6 и кабиной от автомобиля ЗИС-151. 1956 год.

Разработка и испытания ЗИЛ-131 производились параллельно с унифицированным с ним народнохозяйственным вариантом ЗИЛ-130, который на многие годы послужил своеобразной лабораторной базой для опробования новых узлов и технологий производства, на некоторое время опережавших освоение военного варианта. Так осенью 1957 года кабина и оперение от такого же пробного автомобиля ЗИЛ-130Л появились на втором прототипе ЗИЛ-131, получившем собственное имя ЗИЛ-165. Это был короткобазный гибридный 2,5-тонный грузовик с оригинальной рамой, сваренной из деталей грузовиков ЗИЛ-157 и прототипа ЗИЛ-130, опытным рядным верхнеклапанным 6-цилиндровым двигателем ЗИЛ-120ВК мощностью 125 л.с., трансмиссией и ходовой частью от ЗИЛ-157 и рулевым механизмом с гидроусилителем от легковой машины ЗИЛ-111. Автомобиль имел снаряженную массу 5940 кг и развивал скорость 70 км/ч. Грузовиков ЗИЛ-165 было построено четыре экземпляра. В ноябре 1957 года один из них прошел приемочные испытания, но военный заказчик отказался от совсем сырой машины, кабина которой была признана слишком узкой и тесной для размещения в ней в зимнее время трех человек экипажа. Все эти неудачи привели, наконец, конструкторов ЗИЛа к необходимости создания совершенно нового шасси со всем набором новых агрегатов.

Опытный грузовик ЗИЛ-165 с рядным мотором в 125 л.с. и узлами от других автомобилей ЗИЛ. 1957 год.

В 1959 году появился третий опытный ЗИЛ-131 с новым двигателем V8 мощностью 148 л.с., который и послужил первой реальной базой новой армейской машины, вступившей в длительный процесс трудных испытаний и доработок. Последующие пробные и предсерийные автомобили уже обладали всеми признаками хорошо известного серийного варианта, получив широкий капот аллигаторного типа и характерную «хищную» переднюю штампованную облицовку, угловатые крылья, защитные решетки фар и деревянный решетчатый кузов. От будущих серийных машин они отличались лишь мелкими внешними деталями, многошпилечным креплением колес к ступицам, отсутствием форточек в боковых окнах и горизонтальных вентиляционных прорезей на боковинах крышки капота. Их основными конструктивными новинками являлись силовой агрегат повышенной мощности, более простая и легкая трансмиссия со средним проходным мостом (вместо тяжелого и сложного индивидуального привода каждого заднего моста), гидроусилитель рулевого механизма, все односкатные колеса с одинаковой колеей, система централизованного регулирования давления в шинах с внутренним подводом воздуха и более просторная кабина.

Третий прототип ЗИЛ-131 с двигателем V8, многошпилечными колесами и новой внешностью. 1959 год.

Слишком долгий процесс создания ЗИЛ-131, постоянно срывавший планы его освоения, завершился в декабре 1966 года выпуском первых партий нового грузовика, а его серийный выпуск удалось развернуть только в 1967 году – через три года после постановки на конвейер унифицированной с ним гражданской модели ЗИЛ-130. Однако игра стоила свеч: Вооруженные Силы СССР получили достаточно совершенный, прочный, надежный и легкий в управлении многоцелевой 3,5-тонный автомобиль высокой проходимости, ставший на многие годы основным грузовиком Советской Армии и главной базой самого обширного семейства специальной военной автотехники средней грузоподъемности.

От своего предшественника ЗИЛ-157К, долгое время выпускавшегося параллельно, ЗИЛ-131 выгодно отличался повышенной в 1,5 раза мощностью, укороченной на 250 мм колесной базой, увеличенной на 1 т грузоподъемностью на местности, более высокой скоростью, проходимостью и легким управлением. В то же время от ЗИЛ-130 он унаследовал силовой агрегат, узлы трансмиссии и ходовой части. Еще одной особенностью машин 131-го семейства являлась единая официальная маркировка всех исполнений – ЗИЛ-131 с частичным использованием буквенных индексов. Причиной тому стало принятие более строгой внутризаводской маркировки многочисленных вариантов и версий, которым дополнительно присваивали длинные индексы с набором из семи цифр, недоступных для запоминания и практического повседневного использования (например, базовая модель – 131-0000001 и так далее).

Серийный базовый грузовой автомобиль ЗИЛ-131 оснащался весьма совершенным для того времени верхнеклапанным карбюраторным двигателем ЗИЛ-131 V8 (5,97 л, 150 л.с.) с более мощными топливным насосом и системой фильтрации воздуха, отключаемым вентилятором охлаждения, предпусковым подогревателем, экранированным и герметизированным электрооборудованием. Силовой агрегат со всем оборудованием и сухим однодисковым сцеплением весил 510 кг и от опытного мотора V6 отличался уменьшенным с 108 до 100 мм диаметром цилиндров. К синхронизированной 5-ступенчатой коробке передач добавилась двухступенчатая раздаточная коробка с механизмом автоматического включения и выключения привода передних колес с шариковыми шарнирами равных угловых скоростей. Применение среднего проходного моста позволило расположить картеры двойных главных передач по центральной оси машины и ограничиться использованием только трех карданных валов. С грузовиком ЗИЛ-130 были унифицированы рулевой механизм с гидроусилителем и пневматический привод колесных барабанных тормозов. Передняя подвеска на удлиненных полуэллиптических рессорах снабжалась телескопическими гидроамортизаторами двойного действия, подвеску задней тележки сделали балансирной. Система подкачки обеспечивала регулирование давления воздуха в шинах в пределах от 0,5 до 4,2 кгс/см2. Цельнометаллическая 3-местная кабина с регулируемым сиденьем водителя, отопителем, панорамным лобовым стеклом с обдувом и омывателем и двумя небольшими вентиляционными лючками в крыше почти не отличалась от ЗИЛ-130. Деревянная бортовая платформа с внутренними размерами 3600x2322 мм и погрузочной высотой 1430 мм снабжалась коваными металлическими усилителями и откидным задним бортом, одной средней и двумя боковыми продольными скамейками, съемными дугами и тентом с небольшими окнами и вентиляционными клапанами. Под нею с обеих сторон стояли два топливных бака вместимостью по 170 л, на всех колесах устанавливали расширенные восьмислойные шины размером 12,00 – 20, одно запасное колесо крепилось за кабиной рядом с ящиком для сложенного тента. На автомобилях устанавливали два звуковых сигнала – обычный электрический и мощный пневматический. На части машин за передним бампером монтировалась лебедка с тяговым усилием 5 тс с приводом от коробки отбора мощности и 65-метровым тросом.

Серийный армейский 3,5-тонный 150-сильный грузовик ЗИЛ-131 высокой проходимости. 1967 год.