Уже в середине тридцатых годов стало очевидным, что «полуторка» начинает стареть, возникла острая необходимость в создании более мощного грузовика с увеличенной грузоподъемностью и современными конструктивными особенностями. Проектирование базового автомобиля, получившего вначале марку ГАЗ-11-51, а впоследствии просто ГАЗ-51, началось в феврале 1937 года

Летом 1938 года приступили к изготовлению узлов шасси, а уже в январе 1939 года были готовы два опытных образца ГАЗ-11-51. Новый автомобиль в мае 1939 года поступил на испытания, закончившиеся в июле 1941 года

Испытания были пройдены успешно и была начата подготвока серийного производства ГАЗ-11-51, но начавшаяся Великая Отечественная война нарушила эти планы. Ряд агрегатов ГАЗ-11-51 были к тому времени освоены заводом и нашли широкое применение в других выпускавшихся в те годы машинах

Работы над перспективным автомобилем ГАЗ-11-51 возобновились в 1943 году. Быстрое развитие техники в годы войны внесло свои неизбежные коррективы в конструкцию ГАЗ-51 и от довоенного ГАЗ-51, по существу, осталось лишь название

В мае и сентябре 1944 года построили два новых образца ГАЗ-51 , а в июне 1945 года. Уже в конце 1945 года выпустили установочную партию — два десятка машин так называемой "нулевой" серии, а в 1946 году состоялись испытания

За короткий срок ГАЗ-51 стал самым распространённым автомобилем в стране. Начиная с 1947 года, когда серийное производство ГАЗ-51 было полностью освоено

В 1955 году ГАЗ-51 подвергся модернизации и с этого времени выпускался под маркой ГАЗ-51А.  А летом 1957 года боковые таблички на капоте потеряли упоминание фамилии попавшего в опалу министра иностранных дел Молотова - осталась только выштамповка "Горьковский автомобильный завод".

С 1949 года Горьковским автозаводом выпускался грузовой газобалонный автомобиль ГАЗ-51Б. Его двигатель был предназначен для работы на сжатом газе. Этот автомобиль выпускался небольшими партиями на всем протяжении выпуска ГАЗ-51/ГАЗ-51А.

ГАЗ-51И, выпускавшийся в 1956-1975 годах, представлял собой шасси для автобусов. Вместе с тем, в специальной литературе можно встретить обозначение "ГАЗ-51И" как автомобилей для обучения вождению со сдвоенной кабиной - на фотографиях во втором ряду.

Также на базе ГАЗ-51 выпускался седельный тягач с  индексом ГАЗ-51П

Выпуск ГАЗ-51А продолжался до 2 апреля 1975 года. Эта машина была самым массовым автомобилем в стране: за все годы было было построено 3 481 033 грузовиков и шасси, в том числе 11 418 на Иркутском автосборочном заводе (в 1950-1952 годах)