Наладив выпуск всем знакомого грузовика ГАЗ-66 или проще говоря «Шишиги» в 1964 году конструкторы Горьковского автомобильного завода приступают к работе над проектом трёхосного полноприводного грузовика бескапотной компоновки.
По техническому заданию требовалось создать грузовик высокой проходимости с увеличенной грузоподъёмностью, максимально унифицированный с уже существующими серийными грузовиками – таковыми были требования Министерства сельского хозяйства СССР.
Основой для разработки экспериментального грузовика стала уже серийно выпускавшаяся «Шишига», конвейерная сборка которой была начата в марте 1964 года. Оригинальными в конструкции грузовика была усиленная лонжеронная рама и удлинённая на 80 сантиметров грузовая платформа. ГАЗ-66 как основной «донор», поделился с прототипом ГАЗ-34 кабиной, включая внутренне убранство салона, мостами тормозной и топливной системами, а также двигателем ЗМЗ-66(ГАЗ-66) мощностью 115 лошадиных сил. Установка маломощного бензинового двигателя на прототип ГАЗ-34 сыграет злую шутку с машиной и повлияет на судьбу проекта в дальнейшем. На ГАЗ-34 в качестве эксперимента устанавливают систему регулировки давления и подкачки шин – именно ту систему которой станет потом знаменита «Шишига». После проведённых испытаний системы на ГАЗ-34, её начинают устанавливать на ГАЗ-66А.
В следствии увеличения массы самого грузовика до пяти тонн и перевозимого груза до трёх тонн становится невозможным использование «родной» трансмиссии от ГАЗ-66. На выручку конструкторам Горьковского автомобильного завода приходит ЗиЛ – проще говоря в ход идут узлы тяжёлых грузовиков. У ЗиЛ-130 позаимствовали сцепление, у ЗиЛ-131 пятиступенчатую «механику», раздатку и карданы. А «старичок» ЗиЛ-157 поделился с ГАЗ-34 коробкой отбора мощности.
Самое интересное что ГАЗ-34 прошёл испытание на бездорожье при различных климатических условиях и был рекомендован к производству не только Министерством сельского хозяйства, но и военными. Но вышедший в серийное производство ЗиЛ-131 ставит крест на проекте «трёхосной Шишиги» - ЗиЛ оснащался более мощным двигателем, имел большую грузоподъёмность и просто больше понравился военным.