В конце следующего года появилось несколько опытных образцов с задними двускатными колесами, а в конце 1943 г. – с односкатными и оперением в стиле американских военных машин. В окончательном варианте ГАЗ-63 с колесной базой 3300 мм был максимально унифицирован с ГАЗ-51, от которого отличался в основном передним отключаемым ведущим мостом с шариковыми шарнирами «Бен-дикс-Вейсс» и 2-ступенчатой раздаточной коробкой. Это был первый советский автомобиль со всеми односкатными 18-дюймовыми колесами и одинаковыми передней и задней колеями, что позволило повысить его проходимость. Выпуск ГАЗ-631 начался осенью 1948 г., а затем к нему присоединился вариант ГАЗ-63А с лебедкой, развивавшей тяговое усилие 4,5 тс.
Опытный низкопрофильный вариант ГАЗ-6ЗАВ получил открытую кабину и расширенную колею. Автомобили имели грузоподъемность на шоссе 2 т и дорожный просвет 270 мм, развивали скорость 70 км/ч, могли преодолевать подъемы крутизной до 28", форсировать брод глубиной 80 см и буксировать 2-тонный прицеп.
В 50-е гг. они являлись основой многочисленных вариантов армейской автотехники. Их шасси стали базой седельного тягача ГАЗ-6ЗД, цистерны АЦ-2-63, топливо- и маслоза-правщиков ТЗ-63 и МЗ-3904, санитарных автобусов АС-1 и АС-3. Машины ГАЗ-63 служили для перевозки различного военного имущества и оборудования, в том числе секций легкого понтонного парка ЛПП, установки системы залпового огня БМ-14-17 с пакетом из 17 трубчатых направляющих для турбореактивных 140-мм осколочно-фугасных снарядов М-14-ОФ с дальностью полета до 10 км. Шасси «63Э» и «63АЭ» с экранированным электрооборудованием использовались для радиостанций. Выпуск серии ГАЗ-63 продолжался до 1968 г.
Еще в 1947 г. группа инженеров ОКБ спецмашин ГАЗа во главе с В. К. Рубцовым на агрегатах ГАЗ-63 начала разработку бронетранспортера «проект 141» или ГАЗ-40 с несущим 8-местным корпусом, который изготовлял Муромский паровозоремонтный завод. В 1950 г. его приняли на вооружение под индексом БТР-40. В отличие от базового автомобиля его колесную базу сократили до 2700 мм, в подвеску ввели дополнительные гидроамортизаторы, а мощность двигателя увеличили до 78 л.с, что позволяло бронемашине массой 5,3 т двигаться со скоростью 80 км/ч. Первый вариант с открытым верхом оснащался лебедкой, радиостанцией и станковым пулеметом калибра 7,62 мм. БТР-40А образца 1951 г. получил спаренную 14,5-мм зенитную установку. С 1956 г. на опытном БТР-40В монтировали самоблокирующиеся дифференциалы и централизованную систему регулирования давления воздуха в шинах, а с 1958 г. изготовлялся полностью бронированный вариант БТР-40Б. Машины этой серии выпускались до 1960 г. и поступали на вооружение армий социалистических стран. В конце 60-х гг. некоторые из них были переоборудованы в железнодорожное исполнение «БТР-40 ж.д.» для передвижения по рельсам.
Третий этап развития военных автомобилей ГАЗ, начавшийся на рубеже 50-60-х гг., не принес существенного пополнения в ряды такой техники. В то время в Советской армии для доставки мелких грузов использовались серийные грузовики ГАЗ-52 и ГАЗ-53 и созданные на их базе фургоны, самосвалы и цистерны. В 1958 г. неожиданное развитие вновь получил автомобиль ГАЗ-62 (4x4), периодически появлявшийся под этим индексом с конца 30-х гг. Это был бескапотный 1,1-тонный авиатранспортабельный вариант с колесной базой 2700 мм, получивший верхнеклапанный 80-сильный мотор с системой форкамерно-факельного зажигания, гипоидные главные передачи и блокируемые дифференциалы. ГАЗ-62А отличался лебедкой переднего расположения. В небольших количествах для военных целей эти машины собирали до 1962 г.