В середине 60-хх годов, Горьковский автомобильный завод дополнил свою производственную линейку моделью ГАЗ-66. Вместе с этим было решено также освоить выпуск и ГАЗ-34.
Были созданы предсерийные экземпляры, которые на протяжении долгого времени проходили необходимые испытания. К концу 60-хх годов было решено построить еще три грузовика. Их отличало отсутствие тех недочетов, которые присутствовали в первых машинах. Пробеги проходили на всей территории СССР, начиная от южного жаркого климата, и заканчивая областями с экстремальной холодной погодой. Всего грузовики прошли около 50 000 километров. Все стадии проверки для грузовиков увенчались успехом, а военные по достоинству оценили их качества. Важно было и пригодность грузовиков к работе в сельской местности, а также в регионах с отсутствием дорог.
Отличительной особенностью, как уже было сказано выше, стала проходимость этих машин. Есть данные, что на ГАЗ-34 ставили силовые установки от 66-той модели на 115 лошадиных сил. Всего в баки для топлива помещалось чуть больше 200 литров горючего. В паре с мотором работала механическая КПП на 5 скоростей, оснащенная синхронизаторами для повышенных передач. Этот узел взяли от ЗИЛа. От 130-той модели позаимствовали однодисковое сцепление. Раздатка же была двухдиапазонной. Конструкцию рамы укрепили, а также увеличили ее длину на 80 сантиметров, что увеличило показатель грузоподъемности до 3 тонн, либо 27 человек.
Увы, но ГАЗ-34 не встал на конвейер, и многие задавались вопросом относительно этого. Общий объем выпущенных машин составил 20 единиц. Однако на тот момент в серию уже пошел ЗИЛ-131, и руководство сделала ставку именно на этот грузовик. Его размеры были меньше, отмечалась и экономичность машины наравне с более тяговитым мотором и высокой грузоподъемностью. Финалом же для проекта ГАЗ-34 стало начало выпуска УРАЛ-375.