Павловский автобусный завод начал выпуск автобусов в 1952 году - до этого он снабжал ГАЗ специнструментом и кузовной арматурой. Первый автобус был ПАЗ-651 (ГЗА-651), в 1958 году была выпущена модель ПАЗ-652, имевшая уже вагонную компоновку. 652-я модель выпускалась 10 лет и в 1968 уступила место на конвейере новой модели ПАЗ-672.
В начале 70-х началось проектирование полноприводной версии автобуса - она получила индекс ПАЗ-3201. Модель имела высокую унификацию с основной моделью - 81%.
Потребность в таких автобусах была высокой в сельской местности - курганский завод КАВЗ с потребностями не справлялся, что, к слову, помешало ему реализовать планы по выпуску своей мини-версии ЛиАЗ-677 - модели КАВЗ-3100.
На ПАЗ-3201 возлагали большие надежды - он должен был решить проблему с недостатком автобусов в селах и деревнях.
Конструктивно автобус получил ходовую часть и трансмиссию от ГАЗ-66, кузов и силовой агрегат при этом были от основной 672-й модели, как и тормоза, подвески, рулевой механизм.
Задний и передний мосты имели самоблокирующиеся дифференциалы и двухступенчатую раздаточную коробку.
Автобус имел одну пассажирскую дверь, благодаря чему число мест для сидения увеличили с 23 до 26. Автобус имел смещенный вверх центр тяжести, из-за чего было не рекомендовано перевозить пассажиров стоя - риск опрокидывания был велик.
Первую партию автобусов выпустили в 1972 году - целых три года прошло с момента выпуска опытного автобуса на дороги для испытаний. Выпускалась также версия ПАЗ-320101, предназначенная для Крайнего Севера и работ при температуре -60 С.
Лишь в 1989 году на смену 3201 пришла полноприводная модель на базе ПАЗ-3205, она получила индекс 3206.
В советское время ПАЗ-3201 очень ценился - выпускали их не такими большими партиями, спрос превышал предложение, поскольку помимо сельской местности желали получить такие машины и всякие геолого-разведочные экспедиции, вахтовые организации и другие работавшие вдалеке от дорог с твердым покрытием организации народного хозяйства. Пользуются они спросом и сейчас - рыбаки, охотники, делают на базе автобусов передвижные дома на колесах, некоторые делают передвижные бани - проходимость автобуса делает его незаменимым даже сейчас.