Конструкторы стали задумываться о замене базовой модели грузовика. Чтобы частично решить проблемы, была создана модернизированная версия "стопятидесятки" - ЗИЛ-164, но "панацеей" не стал не то что ЗИЛ-164, но даже улучшенный ЗИЛ-164А. Нужна была принципиально новая машина.

После признания дальнейшего развития модели "165" нецелесообразным, в 1958 на ВСХВ были продемонстирован новый вариант автомобиля повышенной проходимости, получившего индекс ЗИЛ-131 и кабину с "оперением" от гражданского (опытного на тот момент) ЗИЛ-130. Однако военных не устроили сложные гнутые передние крылья и витиеватая облицовка радиатора, поскольку возвращение им первоначальной формы в полевых условиях потребовало бы значительных затрат времени, поэтому автомобиль ЗИЛ-131, пущенный в серийное производство, получил простые гнутые передние крылья и такую же бесхитростную облицовку радиатора.

В 1953 году на ЗИСе развернули работы над опытным образцом нового базового грузовика ЗИС-125 (по конструкторской документации - ЗИС-150М). Она-то и стала прообразом стотридцатки, появившимся на свет за десять лет до того, как ЗИЛ-130 стал массовым.

ЗИС-125 постоянно совершенствовался, и в 1956 году собрали его новую версию уже с другой внешностью и под индексом ЗИЛ-130. 

Для организации выпуска грузовика ЗИЛ-130 была проделана огромная работа. Достаточно сказать, что только штампов было изготовлено около 3600 шт. И это не считая 10 тысяч различных приспособлений, более 37 тысяч наименований различного специализированного инструмента. Постановка на конвейер автомобилей ЗИЛ-130 и V-образных двигателей к ним привели смежные отрасли к необходимости освоения в производстве высокооктанового топлива, новых сортов моторных масел, рабочих жидкостей, а также принципиально новых лакокрасочных и обивочных материалов, резинотехнических изделий и пластмасс. 

Конструкция и технология производства "стотридцатки" привнесли в автомобильную отрасль СССР ряд приоритетов, о которых следовало бы упомянуть. С автомобилем ЗИЛ-130 в отечественную автоиндустрию пришли: гидроусилитель рулевого управления, синхронизированная коробка передач с косозубыми шестернями постоянного зацепления, новая конструкция шарниров карданной передачи, трехместная кабина (предыдущие были двухместными), система обмыва ветрового стекла, предпусковой подогреватель двигателя и др.

Первые 5 предсерийных ЗИЛов-130 были изготовлены в 1962 году. Для опытной эксплуатации их передали на Ярославский шинный завод. "Почти серийные" автомобили начали сходить с конвейера в 1963 году, но массовый выпуск начался только 1 октября 1964 года, когда полностью завершилась генеральная реконструкция завода. 

Автомобили первых серийных партий поступили в автотранспортные предприятия Москвы, Тулы, Ялты, Ярославля и Душанбе. Почти всех поражало необычно красивое для грузовиков того времени внешнее оформление: панорамные ветровые стекла, капот аллигаторного типа, обтекаемые крылья с плавными обводами и выразительная светло-серая или белая решетка радиатора.

Время шло, и машина, сколь бы удачной она ни была, нуждалась в модернизации. В 1972 году в ее конструкцию внесли ряд изменений, которые позволили увеличить грузоподъемность с 5 до 6 т. Позже в соответствии с требованиями стандарта по расположению наружных светотехнических приборов была изменена облицовка радиатора. После такого обновления машина в 1976 году получила обозначение ЗИЛ-130-76. 

В 1974 году на главном конвейере был собран миллионный ЗИЛ-130.

Следующая модернизация также оставила след в индексе модели. Она стала называться ЗИЛ-130-80. После очередных нововведений 1986 года автомобилю присвоили новое, в соответствии с принятой в отрасли системой индексации, обозначение ЗИЛ-431410. Несмотря на все ухищрения в ходе нескольких модернизаций, изначальная конструкция ЗИЛ-130 уже не отвечала требованиям времени, тем более что с 1986 года ЗИЛ приступил к выпуску боле совершенных дизельных автомобилей ЗИЛ-4331. Постепенно производство ЗИЛ-130 на головном автозаводе в Москве начали сокращать.

С 16 сентября 1992 года ЗИЛ-130 начали выпускать на филиале ЗИЛа - Уральском автомоторном заводе (УАМЗ) в городе Новоуральске. Правда, эти машины были упрощенным вариантом ЗИЛ-431410 с оперением, унифицированным с автомобилем ЗИЛ-131Н. А в Москве последний представитель семейства "стотридцаток" с порядковым номером 3 388 312 сошел с конвейера АМО "ЗИЛ" 30 декабря 1994 года.

С 1986 года в соответствии с ОСТ 37.001-269-83 автомобили семейства ЗИЛ-130 получили новые индексы: ЗИЛ-431410 (ЗИЛ-130), ЗИЛ-431510 (ЗИЛ-130Г), ЗИЛ-441510 (ЗИЛ-130В1), ЗИЛ-431810 (ЗИЛ-138), ЗИЛ-431610 (ЗИЛ-138А) и т. д.

ЗиЛ-130 стал первым грузовым автомобилем марки ЗИЛ, который штатно стали окрашивать в гражданские цвета (белый и голубой). До этого все зиловские грузовики окрашивались в цвет хаки для использования в военных целях.

Мытищинский машиностроительный завод с 1989 года выпускал на их базе самосвал ЗИЛ-ММЗ-4510, оснащенный металлической платформой с самосвальным механизмом, унифицированным во многих элементах с самосвалом ЗИЛ-ММЗ-4505.

Модификации ЗиЛ-130:
ЗиЛ-130-66 — модификация 1966 года.
ЗиЛ-130-76 — модификация 1976 года.
ЗиЛ-130-80 — модификация 1980 года.
ЗиЛ-130-80ГУ ЗиЛ-130 А\АН\АНШ
ЗиЛ-130 Б \Б2 \Б2Ш \Б2-76
ЗиЛ-130 В \ В1 тягач (1962-1994 г.г., колесная база уменьшена до 3300 мм)\ В1-76
ЗиЛ-130 Г с удлиненной базой \ Г1 \ Г1-76
ЗиЛ-130 ГУ с особо удлиненной базой (5600 мм) для перевозки длинномерных легковесных грузов \ ГУ-76
ЗиЛ-130 Д \ Д1 \ Д1Ш \ Д2
ЗиЛ-130 Е ЗиЛ-130 К \ КШ
ЗиЛ-130 Н
ЗиЛ-130 С - северный вариант \ С-76
ЗиЛ-130 Ш
ЗиЛ-ММЗ 130С \ 130П
ЗиЛ-138 А — газобаллоный вариант\ 138 В

Автомобиль ЗИЛ-131 выпускался Московским автозаводом имени Лихачева с 1966г. по 1986 г. Кузов - деревянная платформа армейского типа с откидным задним бортом, в решетках боковых бортов вмонтированы откидные скамейки на 16 посадочных мест, имеется средняя съемная скамейка на 8 мест, предусмотрена установка дуг и тента. Основной прицеп - СМЗ-8325 (армейский).

Производились следующие основные варианты машины: бортовые (с лебедкой и без нее), автомобиль с неэкранированным электрооборудованием ЗиЛ-131А, седельный тягач ЗиЛ-131В, шасси для монтажа различного специального оборудования. 

С 1986 года выпускается модернизированный вариант ЗИЛ-131Н. Производство ЗИЛ-131Н непосредственно ЗИЛом было свернуто в 1994 году в связи с началом выпуска ЗИЛ-4334, но на УАМЗе, традиционно изготавливающем автомобили ЗИЛ, производство ЗИЛ-131Н продолжается. 

За все время выпуска внешность ЗИЛ-131 практически не менялась.