Проектирование новой машины начали в 1953 году по заданию Главного автобронетанкового управления Советской армии. Прототипом данного грузовика стал НАМИ-020
На опытный образец был установлен V-образный 7-литровый бензиновый двигатель ЗИЛ мощностью 180 л.с.
Весной 1957 года НАМИ-020 передали в город Миасс на Уральский автомобильный завод. Первые два прототипа показали в Миассе на первомайской демонстрации 1958 года
В мелкосерийное производство автомобиль был запущен в 1960 году под именем Урал-375
С 1965 года Урал-375 получил постоянный полный привод вместо несимметрично блокируемого межосевого дифференциала с возможностью подключения передней оси
Главным недостатком первых модификаций грузовика был прожорливый бензиновый двигатель, который расходовал 50 литров бензина А-93 на каждые 100 км пути
Первый прототип Урал-375Д с дизельным двигателем ЯМЗ-7Э641 появился в конце 1969 года, однако этот двигатель имел недостаточную надежность и малый ресурс
В августе 1972 года было выдано техническое задание на создание грузовика "Урал" с дизельным двигателем ЯМЗ-740 объемом 10,85 литра и мощностью 180 л.с.
В том же 1972 году были построены первые опытные образцы которые получили индексы: Урал-4320 - базовый бортовой грузовик грузоподъемностью 5,5 тонн
Урал-43201 - облегченный бортовой грузовик грузоподъемностью 5 тонн
Урал-4420 - седельный тягач
Урал-44201 - седельный тягач для активного автопоезда 10х10
В феврале 1975 года закончились приемочные испытания дизельных модификаций грузовиков серии Урал-4320
Дизельные грузовики на заводе в Миассе выпускались одновременно с бензиновыми. И только в 1985 году количество дизельных автомобилей сравнялось с бензиновыми автомобилями
В 1988 году Урал-4320 проведена модернизация для уменьшения массы и повышения ресурса автомобиля. Была установлена новая бортовая платформа и машине был присвоен новый индекс Урал-4320-01
В 1993 году в Набережных челнах на заводе где производились двигатели для Урал-4320 произошел серьезный пожар и поставки двигателей в Миасс прекратились. Чтобы не останавливать конвейер было решено вместо двигателя КАМАЗ-740.10 устанавливать двигатель ЯМЗ-236 объемом 11,5 литров и мощностью 180 л.с. Такие машины получили индекс Урал-4320-10
В 1994 году на машины начали ставить модернизированные двигатели V8 ЯМЗ-238М объемом 14,86 литров и мощностью 240 л.с. Для этого удлинили капот автомобиля и дали новый индекс Урал-4320-30
Модернизированные автомобили семейства Урал-4320 находятся в производстве до сих пор
На базе Урал-4320 разрабатывался лесовоз Урал43204 опытные образцы которого построили в 1979 году
На 1986 год количество выпущенных автомобилей составило более миллиона экземпляров
