К разработке знаменитого «Бычка» московский завод ЗиЛ приступил в начале «смутного времени», а именно в 1992 году, когда особенно сильно требовалось создать новый продукт, который сможет принести необходимую прибыль. Предполагалось, что новая платформа и экономичный дизельный двигатель смогут вернуть интерес покупателя и машина будет выдерживать конкуренцию с иномарками в условиях нового рынка.
И это могло сработать, ведь в те же годы аналогичный проект был и у горьковского автозавода. ГАЗель стала спасением для предприятия и задала новое направление развития для ГАЗа. В начале 90-х спрос на среднетоннажные московские грузовики быстро падал, ведь рынок требовал малотоннажных экономичных машин, которых в модельном ряду на тот момент не было. Завод не мог позволить себе разработку новой машины с нуля, поэтому инженеры старались максимально унифицировать «Бычка» с уже имеющимися моделями, а на первых этапах даже использовалась рама от Mercedes-Benz MB709D, правда подобных машин было выпущено всего порядка 200 штук.
Первые ЗиЛ-5301, собранные полностью на отечественных комплектующих, стали появляться уже в мае 1995 года. Однако у московского завода в те годы не было подходящего дизельного мотора, а импортные стоили слишком дорого. Тогда руководство ЗиЛа приняло решение, попросить у минских коллег выручить их своим пятилитровым мотором Д-245, развивающим мощность в 109 лошадиных сил, которых было откровенно мало для трёхтонной машины, но выбора не было. Полноценный запуск конвейера состоялся в октябре 1996 года и до нового года успели собрать 1300 экземпляров новой машины.
Грузовик сразу стали выпускать в нескольких модификациях: базовая с бортовой платформой, грузовое шасси с однорядным и двухрядным вариантами кабины, а также различными вариантами длины базы, но даже это не привлекло покупателя и продажи машины шли очень плохо. Основной причиной этого принято считать плохое качество агрегатов и сборки. Новые «Бычки» в любой момент могли преподнести неприятные сюрпризы своим владельцам и самое главное, что на заводе эти проблемы устранять не спешили. До 2004 года успели выпустить 50000 экземпляров ЗиЛ-5301, которые худо-бедно, но продавались, но с появлением в том же году ГАЗ «Валдай» и приходом на наших рынок корейских и китайских марок, «Бычок» перестал выдерживать хоть какую-то конкуренцию. Именно в тот момент и без того скудные продажи сошли на нет, тем самым поставив крест на будущем модели.