1960-е годы стали наиболее успешными в истории Уральского автозавода, когда были заложены основы всей его последующей производственной программы, в которой всегда преобладала военная техника. За высокие достижения в августе 1967 года его наградили орденом Трудового Красного Знамени, а 8 июля 1969 года завод отпраздновал свое 25-летие. К тому времени там было изготовлено 530 тыс. автомобилей и 1,3 млн двигателей.

Долгие годы автомобили серии «Урал-375» (6x6) являлись основными многоцелевыми 5-тонными полноприводными грузовиками Советской Армии, выпуск которых в многократно модернизированных исполнениях продолжается до сих пор. Их наиболее перспективным конструктивным решением считалась новая концепция трансмиссии с постоянным приводом всех односкатных колес, в которую входила раздаточная коробка с несимметричным блокируемым дифференциалом, распределявшим крутящий момент на передние и задние колеса в соотношении 1:2. К другим новинкам относились дисковые шарниры равных угловых скоростей в переднем приводе, средний ведущий мост проходного типа и централизованная система регулирования давления в шинах с внутренним подводом воздуха через колесные ступицы. В 1969 году модернизированный грузовик «Урал-375Д» был удостоен Золотой медали на Международной ярмарке в Лейпциге. Все автомобили 375-й серии оказались крайне востребованными в Советских Вооруженных Силах, поэтому практически все первые партии машин направлялись в войска, где служили для создания перспективных систем вооружения.

Прототип «Урал-НАМИ-375» с цельнометаллической кабиной и деревянным кузовом. 1958 год.

За весьма короткий подготовительный период, прошедший от изучения московского прототипа НАМИ-020 до выпуска первых собственных серийных машин, грузовик «Урал-375» пережил несколько модификаций, направленных на совершенствование конструкции, повышение его надежности и технологичности для массового изготовления. Первыми образцами, разработанными совместно с конструкторами НАМИ, весной 1958 года стали две опытные машины «УралЗИС-НАМИ-375». Непригодные для серийного производства разные передний и задние ведущие мосты были унифицированы, что повлекло за собой изменение расположения двигателя и его систем, а также привело к созданию нового переднего привода с модернизированной подвеской и доработке рулевого механизма. Одновременно были усилены поперечины клепаной штампованной рамы, разработаны новые дисковые колеса и барабанная лебедка под грузовой платформой с червячным редуктором. Первый прототип получил цельнометаллическую кабину от будущего грузовика ЗИЛ-131 с панорамным лобовым стеклом, второй снабжался 3-местной кабиной собственной разработки. Последовавшие затем испытания выявили множество конструктивных недостатков и производственных дефектов, относившихся буквально ко всем жизненно важным агрегатам кроме основных узлов трансмиссии и системы изменения давления воздуха в шинах.

В июне 1959 года был собран первый грузовик «Урал-375Т» двойного назначения, ставший отправной точкой всего 375-го семейства. По настоянию военного заказчика в целях выполнения требований по маскировке и защите от поражающих факторов оружия массового поражения на нем монтировали кабину со съемным брезентовым верхом и плоскими откидными лобовыми стеклами. На автомобиле установили однодисковое сцепление, один топливный бак и деревянную 4,5-метровую грузовую платформу на стальном основании с тремя откидными бортами. От предшественника машина отличалась повышенной прочностью мостов, модернизированными тормозным приводом и передней подвеской с рычажно-поршневыми гидроамортизаторами, повышением надежности двигателя, шин и лебедки. 20 июля того же года, после первых же испытаний, было принято решение о подготовке серийного производства доработанного армейского варианта с упрощенной маркировкой «Урал-375». С начала ноября 1960 года его сборкой занимался цех опытного производства (ЦОП), а первые автомобили были впервые публично представлены 7 ноября на праздничной демонстрации в Миассе. Их серийное производство развернулось 31 января 1961 года, когда с главного конвейера сошли первые 10 машин «Урал-375» с брезентовым верхом кабины и плоскими откидными лобовыми стеклами.

Военный грузовик «Урал-375» со съемным верхом кабины, выпускавшийся с 1961 года.

С первого же образца «Урал-375» все автомобили 375-й серии снабжались верхнеклапанным карбюраторным двигателем ЗИЛ-375 V8 рабочим объемом 6962 см3, снабженным алюминиевыми поршнями, съемными головками блоков, экранированным электрооборудованием, предпусковым подогревателем и работавшим на бензине А-76. На первых образцах его мощность оценивалась в 175 л.с., но впоследствии для всех версий она составляла 180 л.с. В состав трансмиссии входили новое сухое двухдисковое сцепление, синхронизированная 5-ступенчатая коробка передач ЯМЗ-204У от грузовика МАЗ-200 и двухступенчатая раздаточная с несимметричным межосевым дифференциалом без механизма отключения переднего моста. В приводе передних колес устанавливались более надежные дисковые шарниры равных узловых скоростей системы «Тракта», способные передавать повышенный крутящий момент. Подвеска всех неразрезных мостов с двойными цилиндрическими и спирально-коническими главными передачами осуществлялась на продольных полуэллиптических рессорах. В переднюю входили два телескопических гидроамортизатора, а балансирная подвеска задней тележки со средним проходным мостом снабжалась реактивными штангами. Барабанные колесные тормоза имели гидропневматический привод, а регулирование давления в камерных шинах размером 14,00 – 20 изменялось в более широких пределах (от 0,5 до 3,2 кгс/см2). От своего московского прототипа «Урал-375» унаследовал гидроусилитель рулевого механизма и гидроподъемник запасного колеса, располагавшегося за кабиной. Автомобиль комплектовался основным топливным баком на 300 л бензина и дополнительным 60-литровым. Цельнометаллическая грузовая платформа размерами 3890x2430 мм с задним откидным бортом снабжалась тентом и продольными скамьями, под которые выходили надколесные ниши. Кабина с брезентовым верхом была оборудована регулируемым сиденьем водителя, отопителем и обдувом лобового окна от системы охлаждения двигателя. Грузоподъемность машины на всех видах дорог составляла 5,0 т, а при установке 4,5-тонной лебедки сокращалась до 4,5 т. При этом снаряженная масса грузовиков «Урал-375» составляла 8050 и 8400 кг соответственно, полная масса – 12 850 и 13 200 кг. До 1965 года их собрали 27,8 тыс. единиц. Единственным вариантом этого грузовика был опытный бортовой автомобиль с 225-сильным двигателем «Урал-376», построенный в 1962 году.

С 1964 года основным в программе Уральского автозавода стал наиболее известный и распространенный армейский грузовик «Урал-375Д» с новой полностью закрытой 3-местной цельнометаллической кабиной с характерным неподвижным четырехсекционным лобовым стеклом. Он выпускался в вариантах без лебедки и с лебедкой со снаряженной и полной массой 7800/12 925 и 8200/13 025 кг соответственно, не имевших собственных маркировок. Колесная база для всех бортовых автомобилей 375-й серии составляла 4225 мм (3525+1400 мм), колея всех колес – 2000 мм. Габаритные размеры – 7366x2674x2680 мм, высота по тенту – 2980 мм. Дорожный просвет под мостами – 400 мм, под картером раздаточной коробки – 650 мм. Автомобили были приспособлены к буксировке по дорогам с твердым покрытием прицепов полной массой 10 т, по грунтовым дорогам и бездорожью – до 5 т. Они развивали максимальную скорость 75 км/ч, преодолевали подъем крутизной до 30° и броды глубиной до 0,6 м. Запас хода достигал 750 км, средний расход топлива – 46 – 48 л на 100 км.