Полноприводный грузовик ГАЗ-3301 разрабатывался как замена модели ГАЗ-66.

Автомобиль получил модернизированное двухосное шасси от «шишиги», усиленные мосты, более мощную раму и усовершенствованную тормозную систему. Грузоподъёмность машины увеличили до 2,5 тонн.
В качестве силового агрегата использовался перспективный рядный шестицилиндровый дизель ГАЗ-542 объёмом 6,2 литра мощностью 125 л. с.
К 1982 году ГАЗ построил несколько прототипов модели. Автомобиль получил высокие оценки по результатам испытаний, но его серийное производство так и не началось.