К восьмидесятым годам известный армейский вездеход ГАЗ-66 порядком устарел, и на ГАЗе подготовили замену для модели. Но ей так и не суждено было встать на конвейер...
Полноприводный грузовик ГАЗ-3301 разрабатывался как замена модели ГАЗ-66. Автомобиль получил модернизированное двухосное шасси от «шишиги», усиленные мосты, более мощную раму и усовершенствованную тормозную систему.
Грузоподъёмность машины увеличили до 2,5 тонн.Также ГАЗ-3301 имел более современную и удобную бескапотную кабину, конструкция которой предусматривала возможность бронирования.
В качестве силового агрегата использовался перспективный рядный шестицилиндровый дизель ГАЗ-542 объёмом 6,2 литра и мощностью 125 л. с. (такой же мотор ставили на грузовик ГАЗ-4301).
К 1982 году ГАЗ построил несколько прототипов модели. Автомобиль получил высокие оценки по результатам испытаний, но его серийное производство так и не началось.
С одной стороны, у завода не было достаточных ресурсов для запуска новой модели, с другой — после начала войны в Афганистане выяснилось, что бескапотные грузовики слабо защищены от подрыва на минах, и армии нужны капотные машины.