В 1961 году началась разработка трёхосного грузовика, грузоподъёмность которого составляла 8 тонн. По основным агрегатам автомобиль модернизировали с ЗИЛ-130. Целью создания ЗИЛ-133 являлся тягач, который постоянно работает с прицепами. Машины оснащались двигателями объёмом 6 литров 220 л.с. Коробки передач имели пять ступеней. Некоторые машины были оснащены бездисковыми колёсами. Первыми построили седельный тягач и бортовой грузовик в 1963 году, хотя базовая модель ЗИЛ 133 появился в 1964 году. Автомобили успешно прошли испытания и рекомендовались к серийному производству. Но в данный период на конвейер был поставлен ЗИЛ-131 вездеход. Для массового выпуска ЗИЛ 133, у завода не хватало производственных мощностей. В 1968 году выпустили временные образцы ЗИЛ 133 с серийными двигателями ЗИЛ-130 без понижающей передачи. Такие машины не могли работать с прицепом. Поэтому построили бортовые грузовики, самосвалы (построили 4 образца), на которых использовались различные самосвальные устан