В январе 1946 года была собрана первая партия автомобилей ГАЗ-51; через полгода, в июне, началась непрерывная сборка грузовика, который стал главным тружеником дорог в последующие тридцать лет.
Одновременно с модернизацией автомобиля ГАЗ-АА другая группа конструкторов во главе с Владимиром Кудрявцевым начала разрабатывать грузовой автомобиль второго поколения под индексом 51. Замечу, что в Соединенных Штатах полуторка Ford-AA продержалась на конвейере недолго – до 1933 года. В СССР ГАЗ-АА выпускался вплоть до 1949 года, представляя собой, по сути, двадцатилетнюю конструкцию. В июле 1938 года начинается изготовление опытных образцов, комплекты которых были готовы уже к январю 1939 года. Первый образец собрали в декабре 1938 года, второй только к концу 1939 года – со сборкой второго не спешили. Вообще с внедрением в производство ГАЗ-51 не спешили.
Грузоподъёмность нового автомобиля составила две тонны. Машина характеризовалась нововведениями: цельнометаллическая кабина; прогрессивная компоновка (сдвинутые вперед двигатель и кабина, что при сравнительно короткой базе позволяло иметь достаточно длинную платформу). Благодаря 6-цилиндровому двигателю значительно повысились динамические качества автомобиля в сравнении с ГАЗ-ММ. Повышение запаса прочности конструкции позволило поднять тяговое усилие на крюке, тем самым расширив буксировочные возможности автомобиля.
Для отечественных проселочных дорог немаловажное значение имели колеса с шинами диаметром 0,93 метра, большой дорожный просвет (0,24 метра под картером заднего моста) и малые углы въезда (спереди — 40, сзади — 32). Как следствие, ГАЗ-51 имел довольно высокую проходимость (причем только при задних ведущих колесах). Машина прекрасно работала в сельской местности даже в условиях распутицы.
Дальнейшем отдельные узлы машины постоянно подвергались модернизации. Первоначально кабина ГАЗ-51 представляла собой дерево-металлическую конструкцию. Часть ее деталей — каркас, рама ветрового стекла, панель приборов, каркасы дверей — были металлическими, задняя же стенка и наружные панели дверей — деревянные, а крышу обтягивали брезентом. Подножки тоже были деревянными, а их фартуки отсутствовали. Между подножкой и кабиной с левой стороны виднелся аккумулятор.
Из модификаций ГАЗ-51 следует отметить машины, работавшие на газовом топливе: ГАЗ-51Б на сжатом газе (выпуск с 1949 года) и ГАЗ-51Ж на сжиженном (выпуск с 1954 года). Седельные тягачи ГАЗ-51П, которые изготовлялись с 1956 года, впервые в практике завода комплектовались гидровакуумным усилителем в приводе тормозов. По заказам Министерства обороны завод поставлял машины ГАЗ-51Н, ГАЗ-51С и ГАЗ-51СЭ. Грузовая платформа с высокими решетчатыми бортами таких автомобилей имела тент и откидные продольные скамьи, позволявшие перевозить 12 человек.