ГАЗ-62 1940-го года стал одним из первых автомобилей с колесной формулой 4х4 (в то время большинство армейских грузовиков использовали формулу 6х4, что не соответствовало требованиям грядущих военных запросов) и на него ставили самый мощный в то время на ГАЗ-е двигатель — 76-сильный 6-цилиндровый бензиновый ГАЗ-11 (после войны он стал называться ГАЗ-51А) объемом 3.5 литра. Внешностью ГАЗ-62 был похож на ГАЗ-ММ, который производился в то время серийно (кабина была полностью с него позаимствована). С усовершенствованным двигателем, выдававшим 85 л.с., ГАЗ-62 в 1941 году показал отличную проходимость, преодолевая полностью загруженным (до 2 тонн) овраги глубиной до 40 сантиметров и снег до 60 сантиметров.
На "втором" ГАЗ-62 были применены несколько новинок, придуманных во время войны — в частности, барабанные колесные тормозные механизмы были герметизированы во избежание попадания в них воды и грязи. Имелись также и удобства — отопитель с обдувом ветрового стекла, задние рессоры имели переменную жесткость для более плавного хода по бездорожью. Также оригинально была решена арка для запасного колеса. Чуть позже был разработан грузовой вариант ГАЗ-62А с увеличенным кузовом, в нем запаска располагалась уже горизонтально.
В 1956 году на ГАЗ-е был построен опытный макетный образец ГАЗ-62 Б с колесной формулой 8х8, целью которого был поиск технических решений для постройки будущего вездехода 8х8. Поворачивал автомобиль за счет четырех колес передней тележки.
Прототип ГАЗ-62Б
Следующий прототип ГАЗ-62 был разработан почти с нуля и в рекордные сроки — практически за год. Новые реалии диктовали свои требования — ТЗ на разработку содержало следующие назначения будущего автомобиля: буксировка батальонных противотанковых пушек с боевым расчетом и возимым боекомплектом в кузове, перевозка стрелково-минометного вооружения с боевым расчетом и боекомплектом, десантирование по воздуху силами ВДВ (для этого автомобиль должен был помещаться в существующие транспортные самолеты и десантироваться с воздуха на парашюте, для чего габариты пришлось уменьшить — 4870 х 2100 х 2385 мм, сделать верх кабины брезентовым, лобовое стекло кабины — откидным, а боковины дверей со стеклами — съемными), транспортировка различных средств связи, транспортировка раненых в кузове в лежачем и сидячем положении, база под монтаж радиостанций, электростанций и других установок, транспорт по бездорожью. Грузоподъемность осталась такая же — 12 человек или 1100 килограмм груза.
На грунте или в заболоченной местности грузовик ГАЗ-62 мог передвигаться с низким давлением в шинах, что для середины прошлого века считалось большим достижением. Габариты автомобиля и съёмные части позволяли осуществлять транспортировку на вертолёте и высадку с помощью парашюта. Двигатель располагался под кабиной. Для доступа техника к нему кабина откидывалась вперёд с помощью пружин.
Доступ к двигателю у этой модели осуществлялся откидыванием кабины вперед с помощью двух пружин.
Сам двигатель теперь был более экономичным вариантом все того же 6-цилиндрового варианта, выдававшего все те же 85 л.с. и имевшего объем 3.5 л. Технически на новом ГАЗ-66 была целая серия перспективных усовершенствований — межколесные дифференциалы кулачкового типа, главные передачи мостов с гипоидным зацеплением, телескопические амортизаторы, шины с распорными кольцами и много других новшеств поменьше, которые сказались на динамике и проходимости автомобиля — в частности, при преодолении болот и песков ГАЗ-62 мог двигаться с давлением в шинах 0,5 кгс/см2, что было большим достижением для того времени.
ГАЗ-62 мог развивать максимальную скорость в 80 км/ч на асфальте при расходе топлива 16л/100км. Имея два бензобака ёмкостью 105л, автомобиль получал запас хода примерно в 600 километров. ГАЗ-62 также показал на испытаниях недюжинные способности по проходимости — преодолевал брод глубиной до 80 сантиметров и подъемы до 30 градусов. Также выпускался вариант с лебедкой — ГАЗ-62А.
С 1959 года ГАЗ-62 стали поставлять в армию. Однако за четыре года (с 1959 по 1962) было изготовлено всего 69 автомобилей. Испытание автомобиля в реальных армейских условиях показало некоторые недостатки, и в 1964 году преемник ГАЗ-62 — ГАЗ-66 увидел свет и завоевал нишу легкого армейского грузовика на 30 лет, имея более 35 различных модификаций.