Опытные образцы ГАЗ-3301 были созданы в 1982 году.

В качестве базы для них использовалось модернизированное полноприводное шасси ГАЗ-66 с новой угловатой кабиной и опытным 125-сильным дизелем воздушного охлаждения ГАЗ-542, применявшемся также для автомобилей семейства ГАЗ-4301. По сравнению с серийным «шестьдесят шестым», значения грузоподъемности и допустимой массы прицепа у ГАЗ-3301 выросли на 500 кг каждое. Автомобиль прошел полный цикл испытаний, но на вооружение принят не был.