В 1931 г. завод АМО (Автомобильное московское общество) подвергся реконструкции, благодаря чему заводчане смогли перейти на выпуск более совершенного грузовика АМО-2. Однако и для этой машины часть узлов и агрегатов по-прежнему поставлялась из-за границы. Вскоре АМО-2 был модернизирован, и появились автомобили АМО-3 и АМО-4. В 1933 г. завод АМО вновь был серьезно модернизирован и переименован в ЗИС (завод им. Сталина, часто в специальной литературе встречается следующее написание наименования завода — ЗиС). В этом же году на смену автомобилям серии АМО пришла модель ЗИС-5. Конструкция этого грузовика была разработана главным конструктором завода Е. И. Важинским.

В отличие от многих других советских специалистов 1930-х гг., зачастую увлекавшихся разными техническими новшествами, Важинский мыслил более реально и стремился организовать выпуск не самого современного, но зато наиболее соответствующего уровню промышленности, состоянию дорог, квалификации водителей и ремонтников грузовика. Это и предопределило конструкцию ЗИС-5 — лонжеронная рама, полуэллиптические рессоры, передний мост несколько сдвинут вперед, деревянная, обитая жестью прямоугольная кабина, механические тормоза и шестицилиндровый двигатель мощностью 75 л.с. жидкостного охлаждения.

По воспоминаниям современников, ЗИС-5 поставили на конвейер без предварительной сборки опытного экземпляра 1 октября 1933 г. Благодаря высокой технологичности его конструкции новый автомобиль удалось запустить в серию в кратчайшие сроки. В дальнейшем выпуск автомобилей постоянно наращивался. В первый месяц собирали по шесть-семь машин в день, затем — десятками и даже сотнями. Это позволило трехтонному ЗИС-5 вместе с полуторкой ГАЗ-АА стать самым распространенным грузовым армейским автомобилем 30-х гг. XX в. По некоторым данным, накануне Великой Отечественной войны на вооружении Красной Армии состояло около 104 тыс. единиц ЗИС-5. Этот грузовик хорошо себя зарекомендовал на бездорожье, быстро завоевал репутацию неприхотливой и надежной техники. Достаточно часто на ЗИС-5 грузили четыре-пять тонн, хотя его грузоподъемность была рассчитана на три тонны. И он спокойно перевозил этот груз.

С началом Великой Отечественной войны потребность в ЗИС-5 резко возросла — в первую очередь потому, что он мог служить тягачом полковых и дивизионных пушек. Однако уже в начале октября 1941 г., когда немецкие войска вплотную подошли к Москве, Государственный Комитет Обороны принял решение о срочной эвакуации промышленных предприятий столицы в тыл. Производство автомобилей на эвакуированном в Ульяновск оборудовании автозавода ЗИС началось в феврале 1942 г. Одновременно с этим, по решению советского правительства на Урале, в городе Миассе, началось строительство еще одного автозавода для выпуска ЗИСов. 10 декабря 1941 г. была выделена строительная площадка для сооружения нового предприятия; одновременно начали прибывать люди и оборудование, эвакуированные из Москвы. Строительные работы шли круглые сутки, и уже в середине февраля 1942 г. автозаводцы приступили к монтажу сборочных линий. А 1 мая этого же года с конвейера сошел первый уральский двигатель для трехтонки. Кроме того, после разгрома немецких войск под Москвой сложились условия для реэвакуации в столицу ряда заводов. Учитывая большое оборонное значение ЗИСа, 6 января 1942 г. Государственный Комитет Обороны принял решение возобновить на нем производство автомобилей, не нарушая темпов выпуска оборонной продукции. Было установлено и пущено в ход 3080 единиц производственного оборудования, и уже в июне 1942 г. с конвейера вновь стали сходить грузовики ЗИС. Следует добавить, что грузовики ЗИС-5, выпускавшиеся в довоенное время, несколько отличались от тех, которые начали сходить с конвейеров заводов, расположенных в Москве, Ульяновске и Миассе. Новая модель грузовика получила наименование ЗИС-5В и была разработана с учетом специфики эксплуатации и производства автомобилей в военное время. Об этом свидетельствовал и буквенный индекс «В» в наименовании нового грузовика (военный). Такой автомобиль имел предельно упрощенную конструкцию военного времени, когда практически все материалы были дефицитны, а жизнь автомобиля коротка. При этом учитывалось, что южная металлургическая база Советского Союза, основной поставщик тонкого стального листа, оказалась временно оккупированной, а смежники, поставляющие фары и другие комплектующие изделия, не имели возможности в достаточном количестве снабдить автомобильные заводы всеми необходимыми деталями.

Впрочем, общая компоновка ЗИС-5В и принцип конструкции основных узлов и агрегатов сохранились. Но в условиях военного времени от ряда деталей пришлось отказаться, а некоторые изменить. Дефицит стального листа с высокими характеристиками заставил делать крылья по упрощенной технологии: их формировали на гибочной машине и сваривали из любой стали вместо штамповки с глубокой вытяжкой. Кабина водителя ранее облицовывалась стальным листом, а на ЗИС-5В она обшивалась деревянными рейками. Это позволило сэкономить на каждой машине более 100 кг дефицитного металла. Деревянными на этой модели были также подножки и обшивка рулевого колеса. Грузовую платформу тоже упростили: у нее откидывался лишь один задний борт. На автомобиль устанавливали одну фару, а тормозами снабжали только задние колеса.

Автомобиль 3ИC-5B, как и его предшественника, использовали не только для транспортировки грузов и людей, но применяли также в боевых условиях для перевозки вооружения, боеприпасов и специального технического оборудования. Он выпускался с различными специализированными кузовами для обслуживания войск: санитарный автобус ЗИС-44 с деревянным кузовом на 18 мест, автоцистерны. На шасси автомобиля ЗИС-5 монтировались прожекторные и зенитно-артиллерийские установки, походные ремонтные мастерские, а также оборудование для транспортировки понтонов.

Как отмечают специалисты, ЗИС-5В был очень надежной машиной, у которой редко что-либо ломалось или выходило из строя. И почти любую неполадку можно было устранить своими силами в полевых условиях. Несмотря на то, что у грузовика ведущими являлись только задние колеса, он отличался хорошей проходимостью. Удачное сочетание приходящейся на задние колеса нагрузки, большого дорожного просвета, хорошей приспособленности двигателя к изменениям внешней нагрузки и рационально выбранных передаточных чисел в трансмиссии позволяло автомобилю двигаться по грунтовым дорогам в любое время года. Автомобиль ЗИС-5В лишь незначительно уступал в этом отношении несравненно более сложным моделям повышенной проходимости. Двигатели ЗИС-5В работали на любом бензине, для их смазывания могли использоваться масла невысокого качества. Запуск двигателя в холодную погоду не вызывал затруднений, он мог продолжительное время работать с малой частотой вращения без перегрева. «Захар» — так любовно и уважительно именовали фронтовые шоферы трехтонку ЗИС-5В.

Всего с мая 1942 по май 1945 г. было выпущено около 83 тыс. единиц ЗИС-5В. После войны эти машины с некоторыми усовершенствованиями продолжали выпускаться до 1958 г.

Следует добавить, что в 1940 г. на заводе им. Сталина был также создан вариант грузовика ЗИС-5, имевший привод на обе оси. Машина получила индекс НАТИ К-2. В 1941 г. автозавод начал выпускать эту машину под обозначением ЗИС-32. Несмотря на возросший расход топлива, ЗИС-32 имел больший запас хода за счет увеличенных топливных баков. Выпуск ЗИС-32 был прекращен в связи с эвакуацией завода в конце 1941 г. Всего было выпущено несколько десятков автомобилей этого типа.