Осень 1944 года. Московский автозавод имени Сталина, ещё не оправившийся от эвакуации, получает задание на создание полноприводного грузовика. Конструкторское бюро под руководством Бориса Моисеевича Фиттермана на базе опытного ЗИС-150 представляет армейский прототип ЗИС-150А. Машина с колёсной формулой 4х4 и задними двухскатными колёсами рассматривалась как развитие довоенного проекта ЗИС-24. Её оснастили сварной решёткой радиатора для защиты от повреждений и шинами с рисунком «ёлочка» для улучшения сцепления.
Конструкция этого автомобиля стала отражением своего времени — сборной из доступных деталей. Руль типа «Росс» был трофейным, как и ключевые агрегаты пневматической тормозной системы. Кабину заимствовали у американского «Интернационал М-5-6», а его же раздаточную коробку установили без переделок. Передний ведущий мост также был импортным. Грузоподъёмность заявили в 3500 кг, хотя снаряжённая масса выросла на целую тонну по сравнению с базовым ЗИС-150. Проект рождался в условиях жёсткого дефицита времени, кадров и производственных возможностей: ЗИС фактически пытался в сжатые сроки собрать работоспособную машину из того, что имелось под рукой, а не создать цельную конструкцию с нуля.
Основной задачей для таких машин была буксировка артиллерийских систем. Летом 1945 года артиллерийское управление организовало сравнительные испытания ЗИС-150А и его конкурента — горьковского ГАЗ-63. Московский грузовик должен был подтвердить возможность буксировки тяжёлых орудий: 152-мм гаубицы Д-1 и 100-мм пушки БС-3. По сути, на двухосную машину с гражданскими корнями возлагали задачи полноценного артиллерийского тягача, рассчитанного на движение вне дорог и в условиях высокой нагрузки.
На испытаниях ЗИС-150А показал низкую эффективность. В протоколах отмечали частое буксование, недостаточную скорость передвижения и явный дефицит мощности у опытного двигателя. Машина регулярно застревала в грунте, и для её эвакуации требовалась помощь более проходимого «Студебеккера». Испытания наглядно выявили принципиальное ограничение выбранной схемы: двухосный грузовик с формулой 4×4 не обеспечивал необходимого распределения тяги при буксировке тяжёлых орудий, независимо от качества отдельных агрегатов.
Технический осмотр по окончании испытаний выявил критические дефекты конструкции. В раме грузовой платформы обнаружились трещины. В раздаточной коробке самопроизвольно выключалась понижающая передача. Отмечались отказ стартера, поломка кронштейна рулевой колонки и деформация рессор, которые при нагрузке в 2.5 тонны давали обратный прогиб. К финалу испытаний ЗИС-150А полностью вышел из строя и на ходу не был. Характер неисправностей указывал не на единичные производственные огрехи, а на системную перегрузку конструкции, изначально не рассчитанной на подобный режим эксплуатации.
По итогам испытаний комиссия признала ЗИС-150А непригодным для буксировки штатных артиллерийских систем. Эта неудача заставила конструкторское бюро ЗИС отказаться от двухосной схемы и сосредоточить усилия на трёхосном вездеходе. Через несколько лет эта работа приведёт к созданию армейского стандарта — полноприводного грузовика ЗИС-151 с формулой 6х6.