Основным соперником ЗИЛ-Э167 во время испытаний стал наиболее распространенный гусеничный снегоболотоход ГАЗ-47. Эта машина в целом уверенно двигалась в тех же условиях, однако ее скорость и маневренность оказались значительно худшими.
Во время следования к Перми, как впрочем и на обратном пути, зиловский вездеход приводил в полное изумление водителей целых автоколон, застрявших на снежной дороге, той легкостью, с какой вездеход объезжал их прямо по снежной целине. Были случаи, когда приходилось совершать объезды, двигаясь по мелколесью, а деревья машина ломала как спички.
Суровую проверку своих ходовых качеств ЗИЛ-Э167 прошел в сравнительных заездах с гусеничными ГАЗ-47, АТ-С, АТ-Т. Последние два представляли собой артиллерийские тягачи соответственно средней и тяжелой категории, выпускавшиеся серийно. Особое внимание привлекал АТ-Т, являвшийся тогда самым мощным транспортно-тяговым средством с гусеничным движителем. Он мог буксировать прицепы массой 15 тонн.
Недалеко от Перми на специально выбранном участке снежной целины глубиной 800-1000 мм все машины, стартуя одновременно, должны пройти определенный отрезок, после чего, осуществив разворот на 180, вернуться обратно. Главным оценочным параметром была скорость. Испытатели шутливо назвали это мероприятие "тараканьими бегами". Достойную конкуренцию ЗИЛ- Э167 оказал лишь АТ-Т, показав чуть большую скорость движения. Тем не менее не осталось ни малейших сомнений, в том что уникальный колесный автомобиль на глубоком снегу имеет одинаковую с гусеничными машинами подвижность и проходимость.
Пройдено во время зимних испытаний 2684 км, из которых 739 по бездорожью, свободно преодолев заснеженные придорожные кюветы, траншеи, ямы, окопы и т.п. На дорогах с твердым покрытием ЗИЛ-Э167 обладал высокой для такого класса машин скоростью и хорошей маневренностью. Подвеска автомобиля обеспечивала комфортабельность езды на дорогах с твердым покрытием и на бездорожье. Запас хода в зависимости от дорожных условий менялся от 600 до 900 км.
Были выявлены и недостатки, потребовавшие доработки конструкции, ряда узлов и агрегатов. Нужно было повысить эффективность системы охлаждения, усилить крылья и бамперы, изменить электропроводку, защитить светотехнические приборы от повреждения, улучшить характеристики пневмосистемы, следовало увеличить мощность подогревателей двигателей и производительность отопителей салона и кабины. Ширина машины для беспрепятственного движения по узким зимним дорогам должна быть уменьшена с 3130 мм до 2800 мм. Нуждались в замене макетные шины 21.00-28 на специально спроектированные, которые допускали большие радиальные прогибы профиля при работе с внутренним давлением 0,1-0,25 кг/см2 .
В августе того же года после завершения всего комплекса доводочных работ и некоторых усовершенствований испытания ЗИЛ-Э167 были продолжены. Предстояло выяснить насколько колесная машина, показывающая высокую проходимость на снегу, приспособлена для работы на песчаной и болотистой местностях. Испытания проводились на полигоне оборонного НИИ-21 в Подмосковье около Москвы реки. ЗИЛ-Э167 сравнивался с гусеничным ГАЗ-47 и колесным полноприводным ЗИЛ-157. Тяговое усилие экспериментального вездехода на песке в несколько раз превосходило аналогичное значение у соперников, тогда как сопротивление движению было меньшим. Скорость, которая была достигнута на сыпучем, мелкозернистом, сухом песке превысила 40 км/ч.
Столь же уверенно машина преодолевала профильные препятствия. Ей покорился увлажненный суглинистый холм с травянистым покровом, крутизной 42°, что соответствовало уровню лучших гусеничных транспортеров. Возможности вездехода не были до конца раскрыты, поскольку в районе испытаний не нашлось препятствия с большим углом подъема.
Снижение давления воздуха в шинах до 0,25 кг/м2 позволяло взобраться на песчаный подъем крутизной 32°.
Испытания также показали, что ЗИЛ-Э167 благодаря дорожному просвету 850 мм свободно двигался и маневрировал на болоте глубиной 0,8 м. Если же глубина болота не превышала 0,5 м, то колесный вездеход проходил его, имея на буксире 5-тонный транспортер ГАЗ-47, гусеницы которого были полностью заторможены.
Среди многочисленных испытаний ЗИЛ-Э167 одним из наиболее сложных стала работа на строительстве нефтепровода Шаим-Тюмень в январе-марте 1965 г. Вместе с тремя четырехосными автомобилями ЗИЛ-135, различных модификаций трехосный снегоход оказался в исключительно сложных природно-климатических и дорожных условиях. Об этом говорил тот факт, что только 10% трасс проходило по накатанным лесовозным дорогам, поддерживаемым в хорошем состоянии. Основную же часть составляли временные зимники, проложенные по труднопроходимым даже в зимнее время болотам и таежным массивам. Поэтому характерными участками трасс, расположенными в тайге, являются извилистость, сильно затрудняющая движение машины значительной длины, и большое количество занесенных снегом пней, стоящих вплотную к проезжей части. По болотам дороги прокладывались способом предварительного намораживания, что делало их профиль очень неровным, с большим количеством ям и выбоин. Глубина снега около таежных дорог составляла около одного метра. Структура снежного покрова была такова, что человек на обычных лыжах проваливался по колено. Дополняла эту картину среднемесячная температура окружающего воздуха -25-30°С, часто опускавшаяся до -40°С.
Эксплуатационные испытания проходили по предложению Министерства газовой промышленности СССР, остро нуждающейся в подвижном составе, способном надежно и экономически эффективно осуществлять перевозки различных грузов. Не менее болезнено стояла проблема снабжения топливом городов и крупных строительств, удаленных от железнодорожных станций.
И здесь ЗИЛ-Э167 показал себя с самой лучшей стороны. ЗИЛ-Э167 был незаменим не только при перевозке людей и грузов непосредственно по снежной целине, чего не могла сделать ни одна машина, но и при ликвидации пробок и заторов, что намного облегчало условия движения колонн, состоящих из обычных автомобилей.
Значительную помощь машина оказала прокладывая дороги и вытаскивая застрявший транспорт.
Около пяти тысяч километров пройденные автомобилем в этих эксплуатационных испытаниях, совершенно отчетливо выявили его преимущества над всеми типами колесной отечественной техники. Этот вездеход можно было сравнивать только с самыми лучшими гусеничными тягачами, которые он превосходил по общему уровню подвижности.
За три года испытаний ЗИЛ-Э167 прошел более 20 тыс. километров, показав себя надежной, высокоэффективной машиной. Резервы, заложенные в ее конструкции, давали возможность поднять массу перевозимого груза до 7 тонн.
Значительный вклад в испытания автомобиля внесли В. Лаврентьев, А. Соловьев, С.Вольский, В. Андреев, В. Шорин и другие сотрудники СКБ.
Машина имела очень широкий спектр применения. Неоценимо ее использование в качестве автомобиля сопровождения в тяжелых дорожных условиях. Снегоход мог с успехом использоваться под жилье для экипажей, служить столовой, командным пунктом и комнатой отдыха. При соответствующем оборудовании машину можно превратить в мобильную станцию связи. Установка легкого бульдозерного отвала позволяла осуществлять работы по благоустройству дорог.
Большую пользу могли принести различные модификации, созданные на базе ЗИЛ-Э167: автомобили-цистерны, автомобили с обычной грузовой платформой, автомобили-тягачи и т.д.
Главным технологическим достоинством было то, что серийное производство автомобиля могло быть налажено в кратчайшие сроки, благодаря применению большого числа узлов и агрегатов, уже выпускавшихся автомобильной промышленностью.
Не случайно такое пристальное внимание к вездеходу проявлял Пентагон, ведь лучшие образцы колесной техники, изготовленные по его заказу, уступили ЗИЛ-Э167 в своем классе грузоподъемности.