ЗИЛ ПЭУ-1 создавался под техническое задание с очень сложными условиями. Задание поисково-спасательной службы ВВС было таким: полноприводное транспортное средство, надежно работающее в диапазоне температур от –50 до +50 градусов, одинаково хорошо передвигающееся по песку, снегу, болоту, плавающее, грузоподъемностью более трех тонн, так как машина должна была одновременно эвакуировать экипаж и спускаемый аппарат, но с массой самого вездехода около 12 т и с минимальными габаритами. Эти требования были продиктованы тем, что к месту поиска машину доставляли в вертолете МИ-6. Компоновку вездехода с тремя осями предложил конструктор Виталий Андреевич Грачев. В разработке ему помогал ведущий конструктор Г.И. Хаванский. На постройку ЗИЛ ПЭУ-1 понадобился всего один год. По результатам ходовых испытаний конструкцию доработали и в 1967 году изготовили второй образец. В 1968 м собрали серию еще из 5 машин, которую передали спасательным подразделениям ВВС. Так быстро построить необычный автомобиль помог старый прием, которым всегда пользовались конструкторы СССР: они применяли узлы и агрегаты уже выпускаемых автомобилей — например, двигатель, раздаточную коробку и АКП взяли от ЗИЛ 135.