В шестидесятых годах ГАЗ выпускал грузовики «пятьдесят третьего» семейства грузоподъёмностью до четырёх тонн, но в сельском хозяйстве, строительстве, промышленности требовались и более тяжелые машины. Поэтому в Горьком начали работу над созданием автомобиля повышенной грузоподъёмности. Результатом работы стал появившийся в 1965 году прототип автомобиля ГАЗ-33 полной массой 12 тонн и грузоподъёмностью 7 тонн. Естественно, такая тяжёлая машина не могла быть двухосной, это был трёхосный грузовик с колёсной формулой 6×4. Автомобилю требовался и более мощный мотор: прототип оснастили восьмицилиндровым двигателем ЗМЗ-41 объёмом 5,5 литра (135 л. с.) Пятиступенчатую коробку передач позаимствовали у модели ЗИЛ-130, двухступенчатую раздаточную коробку на ГАЗе разработали с нуля. Кабина была такой же, как у грузовика ГАЗ-53А, но оформлением капота опытный автомобиль был не похож на другие машины завода. 1968 году ГАЗ-33 успешно прошёл испытания, и модель рекомендовали к серийному производству.