Смелой попыткой создания целого семейства армейских грузовиков нетрадиционной концепции стало производство полноприводных автомобилей ЗИЛ-132, унифицированных с ЗИЛ-131. Их главные нововведения заключались в использовании несущего основания с гладким днищем, бортовой трансмиссии, равномерно разнесенных пар колес с регулировкой внутреннего давления в шинах большого диаметра и полном отсутствии какой-либо подвески. Зимой 1960 года был собран опытный образец 2,5-тонного капотного грузовика ЗИЛ-132 с кабиной, передней облицовкой и кузовом от ЗИЛ-131. На нем впервые для трехосок установили бензиновый двигатель ЗИЛ-375 V8 мощностью 180 л. с., который потом широко применялся на военной автотехнике. В процессе испытаний на машине монтировали различные виды шин, а в марте 1961-го механическую коробку передач заменили гидромеханической автоматической. Внешне этот вариант отличался установленным на грузовой платформе фургоном для аппаратуры и размещения испытателей. Увы, в сентябре 1962 года при пожаре автомобиль был уничтожен.
Колесная база ЗИЛ-132 составляла 2600+2600 мм, колея всех мостов – по 2000 мм. Габаритные размеры на стандартных 20-дюймовых колесах – 7100x2550x2700 мм. Грузоподъемность автомобиля на шоссе – 4,5 т, на местности – 2,5 т. Снаряженная масса в зависимости от типа установленных шин – 6480 – 7380 кг, полная допустимая – 8980 – 9880 кг. Применение колесных редукторов позволило увеличить дорожный просвет под днищем до 580 мм, но радиус поворота достигал 11,5 м. Максимальная скорость на ровной сухой трассе – 67 – 70 км/ч. Контрольный расход топлива – 55 л на 100 км.
В марте 1961 года грузовик был переоборудован автоматической коробкой передач от машины ЗИЛ-135Е, новым демультипликатором и фургоном для установки аппаратуры и размещения испытателей. С разными шинами он мог двигаться по снежной целине глубиной до 1,2 м, развивая скорость 19 км/ч, и преодолевал заснеженный подъем крутизной до 28?. Основные недостатки относились к малой жесткости элементов рамы и надежности ходовой части, рассогласованности управления колесами и продольному раскачиванию на скорости более 60 км/ч. С переводом СКБ на интенсивные работы по четырехосным спецшасси дальнейшая доработка ЗИЛ-132 была приостановлена. Единственный прототип был уничтожен при пожаре в сентябре 1962 года.