Осенью 1940 г. он был смонтирован на вездеходе НАТИ-52, которому соответствовал опытный образец ЗИС-22-52. В июле 1941 г. испытания прошел доработанный грузовик ЗИС-22М, но развернуть его производство уже не успели. Только летом 1942 г. начался выпуск модернизированного варианта ЗИС-42. Это был грузовик с полезной нагрузкой 2,25 т, двигателем ЗИС-16 мощностью 73~84 л.с, бортовым кузовом с тентом, расширенными с 390 до 415 мм гусеничными лентами, щитком между передними концами рамы, кожухом под передним мостом, тремя топливными баками емкостью 295 л и съемными лыжами на передних колесах. На шоссе машина развивала скорость 42 км/ч, на бездорожье – до 20 км/ч, расходуя от 58 до 95 л на 100 км С 1944 г выпускался усиленный грузовик-тягач ЗИС-42М с мотором мощностью 77~86 л.с. и защитной решеткой радиатора и фар. До 1946 г. было выпущено 6372 машины серии ЗИС-42. В 1941-43 гг. горьковский артиллерийский Завод № 92 имени Сталина (ЗИС) на шасси серии «22/42» собрал опытные образцы самоходных установок ЗИС-41 и ЗИС-43 с пушками калибра 57 и 37 мм соответственно.
В 1942~43 гг. на ЗИСе были изготовлены опытные образцы полугусеничных артиллерийских тягачей AT-14 и АТ-8 с двумя силовыми агрегатами мощностью по 80 и 92 л.с. соответственно, более надежными движителями от легких танков с металлическими гусеницами, резиновыми башмаками и разным количеством опорных катков. Вариант АТ-3 с одним 80-сильным двигателем в 1944 г. послужил базой опытного бронетранспортера Б-3, развивавшего скорость 40 км/ч. Таких машин изготовили 5~6 экземпляров, а в целом за время войны ЗИС собрал свыше 100 тыс. грузовиков, включая большинство ленд-ли-зовских моделей, а также выпускал стрелковое оружие, минометы, боеприпасы и т. д.
ЗИС-150,1950 г.
ЗИС-120Н с арочными шинами, 1957 г
Опытный образец ЗИС-151, 6X6,1946 г.
ЗИС-151А с носовой секцией понтонного парка ТПП, 1954 г.
Механический мост КММ на шасси ЗИС-151А, 6X6,1955 г.
Главной новинкой послевоенного времени стал 4-тонный грузовик ЗИС-150 с 6-цилиндровым двигателем ЗИС-120 (5,55 л, 90 л.с), 5-ступенчатой коробкой передач и пневматическим приводом тормозов. В Советской армии он применялся для доставки различных грузов и личного состава, в том числе первых авиадесантных подразделений, служил базой различных цистерн и специального оборудования. В 50-е гг. для военных нужд на его базе был создан седельный тягач ЗИС-120Н с задними арочными шинами, буксировавший бортовой полуприцеп с такими же колесами.
Главной же ролью ЗИС-150 в развитии военной автотехники стало использование его шасси для перспективного поколения армейских машин повышенной проходимости. Еще в ноябре 1944 г. появился опытный образец ЗИС-150П (4x4), но военные его не приняли. К тому времени советские конструкторы уже хорошо были знакомы с поступавшими по ленд-лизу американскими грузовиками с колесной формулой 6x6, поэтому приоритет был отдан 3-осной машине. При этом, несмотря на явное преимущество опытного образца 2,5-тонного грузовика ЗИС-151 (6x6), построенного в 1946 г. и оснащенного всеми односкатными колесами с одинаковой колеей, под сильным влиянием американского авторитета предпочтение было отдано менее совершенному варианту с задней двускатной ошиновкой. Бортовой ЗИС-151, собиравшийся с октября 1948 г., получил 90-сильный двигатель от ЗИС-150, сухое 2-дисковое сцепление, 5-ступенчатую коробку с ускоряющей передачей и 2-ступенчатую раздаточную, два задних моста с индивидуальным приводом, состоявшим из 3 карданных валов и передний ведущий мост с шарнирами равных угловых скоростей «Бендикс-Вейсс» (Bendix-Weiss).
В базовом исполнении он оснащался многоцелевым кузовом с решетчатыми бортами, продольными скамьями и тентом. ЗИС-151А получил переднюю 4,5-тонную лебедку, вариант «151Д» – экранированное электрооборудование. При общей схожести с американскими прототипами ЗИС-151, имевший полезную нагрузку по шоссе 4,5 т и снаряженную массу 5580 кг, был тяжелее, развивал скорость всего 55~60 км/ч и расходовал намного больше бензина – до 55 л на 100 км. Он преодолевал подъемы крутизной 28° и броды глубиной до 80 см. В 50-е гг. ЗИС-151 стал основным средним грузовиком в вооруженных силах СССР и социалистических стран. На его шасси выпускались топливо- и водомаслозаправщики АТЗ-3-151 и ВМЗ-151, устанавливалось различное специальное и инженерное оборудование, в том числе 15-тонный колейный механический мост КММ длиной 7 м и секции тяжелого понтонного парка ТПП, позволявшего строить временные мосты длиной более 200 м, выдерживавшие нагрузку до 70 т, 7 ноября 1960 г. седельные тягачи на базе ЗИС-151 впервые прошли на параде с зенитными ракетными комплексами «Беркут».