Эта эпохальная машина передовой конструкции стала первым в СССР многоосным многоцелевым военным транспортным средством высокой проходимости с автоматической трансмиссией и колесной формулой 8x8. Официально МАЗ-535 считался артиллерийским балластным тягачом грузоподъемностью 7 т для буксировки орудийных систем массой до 10 т и работы в составе автопоездов, весивших с полной нагрузкой до 75,4 т.
Первые два прототипа были собраны в мае и июне 1956 года. Из уникальных особенностей: автоматическая гидромеханическая трансмиссия, полностью дифференциальный привод и независимая подвеска всех колес, а также система подкачки шин, гидроусилитель рулевого механизма и ряд других узлов, до тех пор не имевших в СССР широкого применения.
Тягач МАЗ-535 имел классическую компоновку с постоянным приводом всех восьми ведущих колес, центральным расположением моторного отсека, передней 2-дверной кабиной с люком в крыше и задним низкобортным металлическим кузовом с тентом для боевого расчета буксируемого орудия, боекомплекта или балласта.
На нем впервые появился 39-литровый дизельный двигатель Д12А-375 V12, отрегулированный на мощность 375 л.с. и оборудованный двухступенчатой системой фильтрации воздуха.
Принципиально новую трансмиссию собственной конструкции составляли комплексный одноступенчатый гидротрансформатор, планетарная 3-ступенчатая коробка передач с золотниковым механизмом включения дисковых фрикционных муфт разных ступеней, двухступенчатая раздаточная, несколько промежуточных редукторов, набор из семи дифференциалов, разнесенные главные передачи, система из 16 карданных валов и еще восемь планетарных колесных редукторов.
Главной новинкой являлся бесступенчатый четырехколесный гидротрансформатор, обеспечивавший плавное изменение крутящего момента в зависимости от дорожных условий без прерывания потока мощности на колеса. В независимую подвеску передних управляемых колес на двойных поперечных рычагах и продольных торсионах были введены гидроамортизаторы двойного действия, а в их приводе применялись более совершенные шариковые шарниры равных угловых скоростей Bendix-Weiss.
На первых сериях кабина снабжалась тремя наклонными лобовыми стеклами и третьей фарой в центре передней панели, служившей для инфракрасной подсветки дороги при использовании прибора ночного видения, а моторный отсек с пониженным расположением крыши был оборудован откидными боковыми вентиляционными крышками и поперечными щелями на крыше.
Характерными внешними чертами последующих машин МАЗ-535 стали два плоских лобовых стекла, три фары и два горизонтальных откидных лючка системы вентиляции кабины, установленные на ее боковинах небольшие круглые подфарники и повышенное расположение моторного отсека, оборудованного двухрядным набором боковых вертикальных щелей для забора воздуха для питания двигателя и вентиляции внутреннего пространства. За ним размещались два топливных бака вместимостью по 380 л, защищенные кожухами с собственными боковыми вентиляционными люками.
В ходе первых же испытаний выявилась недостаточная прочность рамы тягача МАЗ-535, поэтому уже в 1957 году был создан модернизированный вариант 535А с усиленными рамой, кузовом и системой вентиляции моторного отсека. На следующий год его начали собирать мелкими сериями в еще не достроенном опытном цехе. Выпуск автомобиля продолжался в Минске до 1961 года, а затем его перевели на КЗКТ, где мелкосерийная сборка осуществлялась до конца 1964 года. Внешне последние выпуски отличались двумя фарами на передней панели кабины.
Для всех вариантов МАЗ-535 колесная база имела вид 1700+2350+1700 мм, то есть расстояние между центрами крайних колес составляло 5750 мм. Колея всех колес – 2150 мм, дорожный просвет – 475 мм. Собственная масса МАЗ-535А – 19,4 т, полная – 25,4 т. Габаритные размеры – 8780x2805x2915 мм. Радиус поворота – 13,4 м. Максимальная скорость одиночного автомобиля на шоссе – 60 км/ч, в составе автопоезда – от 20 до 40 км/ч. Запас хода – 700 км. Тягач мог преодолевать подъемы крутизной до 30º и броды глубиной 1,3 м. Эксплуатационный расход топлива достигал 75 л на 100 км.