Этот пятитонный грузовик, разработанный под руководством главного конструктора А. Просвирина и главного конструктора грузовых автомобилей А. Бутусова, положил начало четвертому поколению грузовиков ГАЗа. От предшественников машина отличалась тем, что могла эксплуатироваться в составе автопоездов полезной грузоподъемностью 10 т, а бензиновый мотор заменили более экономичным 6-цилиндровым дизелем ГАЗ-542 воздушного охлаждения.
Специально для этой модели были разработаны оригинальные узлы и агрегаты повышенной надежности: 5-ступенчатая коробка передач, карданная передача, задний мост с блокировкой дифференциала, рама, подвеска автомобиля, передняя ось, пневмогидравлическая тормозная система с раздельным приводом по осям автомобиля, применен гидроусилитель рулевого управления, оригинальная система отопления кабины. Впервые на грузовых автомобилях ГАЗа были применены бесфуторочное крепление колес по типу ISO и привод стояночного тормоза на задние колеса.
С 1986 по 1996 год было выпущено 29 158 автомобилей ГАЗ-4301.
