Первый прототип будущего автомобиля ЗИС-151 был построен в мае 1946 года. Внешне он напоминал «Студебекер», был сходен с ним по общей конструкции, внешности и параметрам, оснащался американскими мостами, задними двускатными колесами с шинами размером 8,50 – 20, но уже снабжался перспективным отечественным двигателем ЗИС-120. Эта машина впоследствии получила неофициальное обозначение ЗИС-151-2
и имела два варианта передней облицовки – с самодельной полукруглой решеткой радиатора и вынесенным вперед прямоугольным радиатором. Осенью 1946 года появился второй прототип ЗИС-151-1 с тем же силовым агрегатом, проходным средним мостом и облицовкой от ЗИС-150, но всеми односкатными колесами с одинаковой колеей и шинами 10,50 – 20 от довоенного троллейбуса ЯТБ-3. Летом следующего года были проведены сравнительные испытания обоих прототипов с аналогичными американскими грузовиками. Лучшие результаты по проходимости показал «односкатный» ЗИС-151-1, однако в то время вновь возобладали укоренившиеся в отечественном автомобилестроении проамериканские взгляды. В результате под сильным влиянием заокеанского авторитета наши военные настояли, чтобы предпочтение было отдано машине с задними двускатными колесами, подобной американским грузовикам, «прекрасно выполнявшим все свои функции во время войны». Кроме того, по мнению военных, двускатные колеса с обычными камерными шинами обеспечивали повышенную жизнестойкость машины с десятью ведущими колесами против шестиколесной односкатной. Так к серийному производству был рекомендован менее прогрессивный «двускатный грузовик», затормозивший создание более эффективных отечественных автомобилей-вездеходов минимум на десять лет.Второй односкатный прототип ЗИС-151-1 с облицовкой от ЗИС-150. Осень 1946 года.
Первые предсерийные образцы появились в начале апреля 1948 года, а в октябре с конвейера Московского автозавода начал сходить армейский бортовой автомобиль ЗИС-151
с задними двускатными колесами, максимально унифицированный с выпускавшимся параллельно народнохозяйственным автомобилем ЗИС-150. От него новая машина получила все основные агрегаты: чуть форсированный 6-цилиндровый двигатель ЗИС-120 (5,55 л, 92 л.с.), сухое двухдисковое сцепление, несинхронизированную 5-ступенчатую коробку передач с пятой ускоряющей ступенью, классическую рессорную подвеску с гидравлическими рычажно-поршневыми амортизаторами двустороннего действия и все барабанные тормоза с пневматическим приводом. Дополнительно ЗИС-151 оснащался двухступенчатой раздаточной коробкой с механизмом отключения привода переднего неразрезного моста с шарнирами равных угловых скоростей «Бендикс-Вейсс». Два задних ведущих моста с вертикальным разъемом смещенных в разные стороны картеров были подвешены на балансирной подвеске с двумя продольными полуэллиптическими рессорами и имели индивидуальный привод с тремя карданными валами с игольчатыми подшипниками, повышавший живучесть машины в случае выхода из строя одного из мостов. В общей сложности трансмиссия состояла из пяти карданных валов с десятью шарнирами. В комплектацию автомобиля входили пневматический вывод на тормоза прицепа, штепсельная розетка, два топливных бака вместимостью по 150 л под грузовой платформой с обеих сторон машины и короткий бампер на задней оконечности лонжеронной рамы. Он служил опорной поверхностью для однотипных машин, двигавших сзади и подталкивавших передние грузовики в тяжелых дорожных условиях. На автомобилях первого выпуска устанавливалась 3-местная деревометаллическая кабина с фанерной облицовкой, металлической передней стенкой, левым откидным лобовым стеклом и деревянными подножками. В 1950 году ЗИС-151 получил модернизированный двигатель ЗИС-121 с новым карбюратором и двойным масляным насосом, мощность которого возросла до 95 л.с, а также цельнометаллическую кабину с пневматическим приводом двух верхних стеклоочистителей. Внешне обновленные варианты отличались установкой масляного радиатора в облицовке радиатора. В стандартном исполнении машины оснащались универсальной грузовой платформой с внутренними размерами 3566x2090 мм, деревянными решетчатыми бортами высотой 926 мм и одним задним откидным бортом, но не имели предпускового подогревателя и лебедки. Все шины размером 8,25 – 20 при установке на передние и задние колеса доводились до собственного нормализованного внутреннего давления. Два запасных колеса размещались между кабиной и кузовом. Вариант ЗИС-151А снабжался передней лебедкой с тяговым усилием 4,5 тс и приводом от 3-ступенчатой коробки отбора мощности, служившей также для передачи крутящего момента на навесное рабочее оборудование. Рабочая длина троса лебедки составляла 100 м.Армейские 2,5-тонные грузовики ЗИС-151 с цельнометаллическими кабинами.