Прототип будущего КамАЗа разрабатывался на заводе имени Лихачева и назывался ЗиЛ-170. Он был предназначен для скорой замены модели ЗиЛ-130, стоявшего на конвейере с сентября 1962 года.

ЗиЛ-170 проектировался для массовых перевозок грузов в любых климатических зонах. При выборе схемы новой машины в расчет было, прежде всего, принято во внимание то обстоятельство, что покрытие большинства дорог страны было рассчитано на осевую нагрузку автомобиля не свыше 6 тонн. А поскольку на задний мост автомобиля с полной массой около 16 тонн ложится почти две трети этой нагрузки, автомобили были изначально задуманы трёхосными. При этом на каждую из задних осей должна была приходиться масса около 5,3 т.

Эти машины по классификации относились к так называемой группе «Б», то есть к автомобилям, одна ось которых создает нагрузку на полотно дороги не более 6 тонн.

На ЗиЛ-170 первоначально устанавливали двигатель Ярославского моторного завода ЯМЗ-236.

В качестве образца для подражания среди закупленных за рубежом для испытаний и выявления требуемого класса капотных и бескапотных аналогов был выбран американский «International COF-220».

Однако это подражание отнюдь не было копированием. В версии ЗиЛа кабина приобрела немного другие, более прямоугольные формы и изящную переднюю часть, с такой привычной для нас решеткой воздухозаборника.

Первый ЗиЛ-170 был построен в конце 1968 года. Уже в мае 1969 года первый опытный образец автомобиля ЗиЛ-170 прошел первые испытания на участке Углич–Рыбинск.

Однако во время пробега выяснилось, что 180-сильной мощности ярославского дизеля для автомобиля такого класса явно недостаточно. Установка же восьмицилиндрового 240-сильного ЯМЗ-238 увеличивала бы моторный отсек и потребовала бы полной перепланировки кабины.

Пришлось разработать специальный двигатель, позднее получивший название КамАЗ-740. Рассказы о том, что этот двигатель стал копией американского оригинала, на самом деле не подтверждаются. История его появления гораздо более интересна. Дело в том, что незадолго до этого на вооружение советской армии был принят танк Т-64. Он обладал двигателем уникальной конструкции со встречным движением поршней. При 120-миллиметровом диаметре цилиндра и 120-миллиметровом ходе поршня рабочий объём этого 10-цилиндрового дизеля 13570 см3. Было принято решение использовать восьмицилиндровый вариант танкового двигателя на грузовике.

В конце концов, конструкторы решили, используя поршни из высококремнистого алюминиевого сплава и стальные шатуны двутаврового сечения от танкового двигателя, создать обычный V-образный четырёхтактный дизельный двигатель, который, имея объём — 10857 см3, при 2100 оборотах в минуту развивал мощность – 210 л.с.

Блок-картер двигателя был отлит из чугуна и снизу закрывался штампованным поддоном. В расточках блоков были установлены гильзы цилиндров мокрого типа. Сверху гильзы были закрыты индивидуальными головками.

С двигателем была сблокирована и новая трансмиссия, снабжённая так называемым делителем – дополнительной двухступенчатой коробкой передач, установленной между сцеплением и основной коробкой передач и позволяющей вдвое увеличить число ступеней в трансмиссии. Применялся также блокируемый межосевой дифференциал.

Двигатель и трансмиссию на заводе имени Лихачева изготовили достаточно быстро, но после принятия постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О строительстве комплекса заводов по производству большегрузных автомобилей в Набережных Челнах» дальнейшую разработку и последующую сборку грузовика ЗиЛ-170 было решено перенести на КамАЗ.

В связи с этим название машины ЗиЛ-170 поменяли на КамАЗ-5320.

Первый, опытный КамАЗ-5320 уже с новым двигателем был собран в 1974 году, а первый серийный экземпляр сошёл с заводского конвейера 16 февраля 1976 года – в канун начала работы XXV съезда КПСС.

Рост производства на КамАЗе побил в первые годы все мировые рекорды: уже в июне 1979 года с главного конвейера сошёл стотысячный грузовик.