Взамен модели ГАЗ-51А, снятой с производства со 2 апреля 1975 года, уже с января того же года на конвейер был поставлен схожий по размерности и грузоподъёмности грузовик ГАЗ-52-04 с колёсной базой 3300 мм, выпускавшийся до конца 1989 года.

По существу, ГАЗ-52-04 представлял собой прежнее шасси ГАЗ-51А, с кабиной и оперением идентичными ГАЗ-53А, оборудованное форсированным двигателем ГАЗ-51 мощностью 75 л.с., получившим наименование ГАЗ-52-04 и укомплектованным головкой блока цилиндров с увеличенной степенью сжатия от мотора ГАЗ-12, поршнями из высококремнистого сплава АЛ30, поршневыми кольцами из чугуна, легированного молибденом, впускными и выпускными клапанами из более жаростойкой стали 55Х20Г9АН4 (ЭП303), новым масляным насосом повышенной производительности и полнопоточным масляным фильтром тонкой очистки. Блок цилиндров и крышки коренных подшипников коленчатого вала были подвергнуты искусственному старению. Карбюратор остался прежним – однокамерный К-22Г.
В системе электрооборудования ГАЗ-52-04 использовался генератор переменного тока. На автомобиль ставились передняя ось, рулевое управление, гипоидный задний мост, амортизаторы, передние и задние ножные тормоза и гидровакуумный усилитель тормозов, унифицированные с аналогичными узлами грузовика ГАЗ-53А, сцепление от ГАЗ-52-01, коробка передач, карданная передача, коренные листы №1 и №2 передних рессор, задние рессоры с подрессорниками, главный тормозной цилиндр и стояночный тормоз от ГАЗ-51А.