Az 1950-es évek elején a Szovjetunió elkezdte felfedezni a keleti területeket, ahol szélsőségesen hideg körülmények uralkodtak. Azonban a Kreml nem rendelkezett megfelelő technikával a terep felfedezésére, és a területben rejlő stratégiai, katonai potenciál kiaknázására. Bár a Szovjetuniónak volt néhány nyugatról behozott járműve, ezek sem voltak alkalmasak a nehezen járható mocsaras, havas vidékeken való közlekedésre.
Ekkor viszont már javában tombolt a hidegháború, a mozgatható csapásmérő eszközök fejlesztése kulcskérdés volt mindkét atomhatalom számára. Így jött létre a Szovjetunió egyik legérdekesebb katonai járműve, ami képes volt leküzdeni a szélsőséges természeti viszonyokat. A konstrukció fő célja a Luna-M (NATO kód: Frog-7) föld-föld rakéta szállítása és indítása volt. Az alapmodell, a ZiL-135L, a moszkvai ZiL autógyár fejlesztésében készült, majd a gyártás 1963-tól a BAZ üzembe került át, ahol a ZiL-135 különböző változatait folytatták egészen 1994-ig.
A fejlesztés során a ZiL először a ZiS-134-es változatot alkotta meg, amelynek összetett technológiája (például hét differenciálmű és rugózott futómű) túl bonyolultnak és költségesnek bizonyult a tömeggyártáshoz.
A megoldás egy szokatlan technikai megoldás lett: két, egymástól függetlenül működő hat hengeres motort építettek be, amelyek a jármű két oldalát hajtották, így elkerülve a differenciálművek szükségességét.
Első prototípusai hathengeres motorokat kaptak, később azonban a 6,9 literes V8-as ZiL-375Ya motorok váltak szabványossá. Ez a két motor külön oldalakra volt kötve: az egyik a bal, a másik a jobb oldalon lévő négy kereket hajtotta. Méretei is impozánsak: hossza 9,26 méter, szélessége 3,13 méter, magassága pedig 3,06 méter, míg saját tömege körülbelül 7 tonna. A jármű maximális sebessége elérte a 65 km/órát, és egyetlen tankolással 500 kilométeres hatótávolságot biztosított.
A ZiL-135 több változata is napvilágot látott, amelyek különféle speciális feladatokat láttak el. A ZiL-135B például egy kétéltű modell volt, amelyet elsősorban folyók és mocsarak átkelésére terveztek, míg a ZiL-135L javított felfüggesztési rendszerrel rendelkezett.
A jármű egyedi technológiai megoldásai lehetővé tették, hogy megbízhatóan működjön a legnehezebb terepviszonyok között is, bár műszaki szempontból idővel elavulttá vált.