В годы Первой мировой войны спрос на автомобили в мире был необычайно высок. Разумеется, речь шла о снабжении армии. Тогда во многих странах Европы, не говоря уже о США, были свои развитые автомобильные производства, в то время как в царской России автомобиль по большей части оставался диковинкой. Именно в этот период для активного развития отечественной автомобильной промышленности предприимчивым людям были предложены кредиты на создание автопредприятий и обещано всяческое содействие властей. Такой кредит взяли потомственные предприниматели братья Рябушинские (договор был заключен 27 февраля 1916 года). Одним из братьев, Степаном Павловичем, было принято решение начать выпуск автомобилей с итальянского грузовика Fiat 15 Ter (грузоподъёмность 1,5 т, мощность двигателя 40 л.с.)
В 1916 году начали возводить первые заводские корпуса на месте Тюфелевой рощи в Москве. Главное военно-техническое управление требовало пустить предприятие в работу в октябре того же года. 2 августа 1916-го название будущего завода меняется с Ремонтно-производственных мастерских на Московский автомобильный завод (АМО) товарищества на паях «Кузнецов, Рябушинский и Кº».
Разумеется, цеха необходимо было заполнить оборудованием, покупка которого могла быть осуществлена только при наличии валюты на руках. Под различными предлогами, нарушая условия договора, военное ведомство отказывало Рябушинским в выделении валютных средств. Требуемая сумма была выдана лишь в декабре 1916 года. Её оказалось недостаточно для покупки оборудования. К тому же возникли проблемы с транспортировкой. Между тем по условиям договора первая партия в 150 автомобилей должна была быть готова к 7 марта 1917 года. Сергей Павлович Рябушинский придумал выход из патовой ситуации: вместо изготовления необходимых деталей в Москве их просто купили за границей и осуществили сборку машин уже в России. Вскоре в стране произошла революция, полностью похоронившая надежды Рябушинских на успешное завершение дела.
21 марта 1918 года было вынесено решение рабочих о национализации завода. В том же году предприятие получило наименование Московский автомобильный завод (АМО) Центральной автосекции (ЦАС) ВСНХ.
Собрав в период с 1917 по 1919 год в общей сложности 1319 грузовиков Fiat 15 Ter, завод снова стал большой ремонтной мастерской. Предприятие занималось ремонтом американских грузовиков White TAD, которые после получали наименование «Уайт-АМО». К 1922 году завод освоил производство 75% деталей американской машины.
Летом 1923 года военное ведомство подняло вопрос об изготовлении новых автомобилей. Но новыми эти машины были, пожалуй, только по сравнению с White TAD. Речь шла всё о тех же Fiat 15 Ter, которые планировали производить ещё до революции, а потом собирали из закупленных деталей. Изначально заявленный план, 500 автомобилей в первый год, был скоро снижен до 100, а в действительности изготовили всего 10 экземпляров, детали которых были не взаимозаменяемы, что красноречиво свидетельствует о состоянии промышленности в стране в те годы. Сборку первого автомобиля АМО-Ф-15 завершили 1 ноября 1924 года. Всего с 1924 по 1931 год было изготовлено 6285 экз. АМО-Ф-15.
В первой половине 1930 года советские специалисты были направлены в командировку в США. В то же время началась реконструкция предприятия, и 25 октября 1931 года на заводе произошёл пуск первого в стране автосборочного конвейера. Тогда же завод получил имя Первый Государственный автомобильный завод им. И. В. Сталина. Первым автомобилем, вставшим на конвейер, стал Autocar Dispatch SA. В СССР эта машина получила название АМО-3, а после некоторых доработок сменила индекс на ЗИС-5. Спустя два года, 31 октября 1933-го, ЗИС выпустил первый советский троллейбус — ЛК-1 («Лазарь Каганович»), а 18 декабря того же года первые автобусы ЗИС-8 покинули завод.
Помимо выпуска утилитарной техники, примерно с 1933 года предприятие вело изыскания на предмет разработки и серийного выпуска представительских автомобилей. Итогом этих работ стало появление в 1936 году лимузина ЗИС-101. С того момента Завод им. Сталина начал серийное производство машин для высшего партийного состава страны. Правда, первый легковой автомобиль завода так и не стал транспортом Сталина. До конца 1940-х Иосиф Виссарионович предпочитал ездить на американском Packard.
Летом 1941-го ЗИС начал выпуск оборонительной продукции от сапёрных лопат до пистолетов-пулемётов ППШ-41. Когда враг был на подступах к столице, автозаводцы занимались строительством оборонительных сооружений (ДОТы, рвы и т. п.) в черте города. 12 октября 1941 года на завод был произведён крупный авианалёт, а уже 15 октября ЗИС получил официальное указание срочно эвакуироваться. В ходе эвакуации предприятие как бы разделилось на несколько подразделений. Так произошла закладка четырёх новых заводов: в Ульяновске (автомоторный), в Челябинске (кузнечно-прессовый), в Миассе Челябинской области (автомобильный), в Шадринске Курганской области (автоагрегатный). В Ульяновске и Миассе выпускались копии ЗИС-5, причём завод УралЗИС клепал модернизированную версию этой машины до 1958 года (УралЗИС-355).
6 января 1942 года решением ГКО было восстановлено автомобильное производство на автозаводе в Москве, а в июне возобновлён выпуск ЗИС-5. 28 октября 1944 года ЗИС был награждён орденом Трудового Красного Знамени за выполнение заказов фронта.
9 мая 1945 года прошёл общезаводской митинг по случаю Победы в Великой Отечественной войне, а уже 6 сентября вышел приказ директора завода И. А. Лихачёва о переводе всего производства на нормальный режим рабочего времени.
В 1946 году ЗИС приступил к выпуску автобуса ЗИС-154, главной особенностью которого стала дизель-электрическая силовая установка, позволившая обойтись без установки коробки переключения передач, что упрощало труд шофёра. Но 154-й оказался сложным в ремонте, и в 1950 году его выпуск был прекращён. Вместе с тем в 1947-м на смену грузовику ЗИС-5 пришла новая модель — ЗИС-150.
В 1953 году в Китае был построен и полностью оснащён Автомобильный завод № 1, позже ставший Первой автомобилестроительной компанией (First Automotive Works — FAW). Первые специалисты FAW проходили обучение и стажировку в СССР именно на заводе ЗИС, а первой моделью китайского предприятия стал ЗИС-150. Машина получила индекс CA-10 и имя собственное Jiefang («Цзефань» — «Освобождение»).
В 1954 году на заводе было создано Специальное конструкторское бюро, которое возглавил Виталий Андреевич Грачёв. Под его руководством за последующие десятилетия в этом СКБ были созданы десятки экспериментальных конструкций автомобилей, вездеходов и бронетехники.
В 1955-м был начат выпуск первого советского междугороднего автобуса ЗИС-127.
В 1956 году на фоне развенчания культа личности Сталина завод получил имя Ивана Алексеевича Лихачёва (ЗИЛ).
В 1963 году Механосборочный цех № 6 (далее — МСЦ № 6), который специализировался на выпуске правительственных автомобилей, наладил производство микроавтобусов «Юность». Изначально предполагался массовый выпуск, однако из-за особенностей советской плановой системы и ряда попутных причин за 35 лет было изготовлено всего 87 экз. В том же году массово начал выпускаться новый грузовик ЗИЛ-130.
16 февраля 1976 года с конвейера Камского автозавода сошёл первый КамАЗ, модель 5320. Сегодня мало кто знает, что разработка этой машины началась на ЗИЛ в 1967 году и первоначально машина носила индекс ЗИЛ-170. Выпуск планировался там же, но скоро конструкторам Завода им. Лихачёва поступил приказ передать всю документацию по грузовику на новый автозавод в Набережных Челнах (Татарстан).
Вплоть до распада СССР Завод имени Лихачёва успешно снабжал огромную страну грузовыми автомобилями, попутно изготавливая легковые машины для высокопоставленных пассажиров, а также спецтранспорт. После событий 1991 года дела на всех советских предприятиях пошли очень плохо. Автомобили ЗИЛ моментально стали практически никому не нужны. В частности, Гараж особого назначения пересел на Mercedes-Benz. ЗИЛ перешёл на редкие заказы от частных лиц. В 1995 году московский завод начал производить конкурента горьковской «Газели», но ЗИЛ-5301 (более известный как «Бычок») оказался сырой, недоработанной машиной и конкуренцию проиграл. Так же провалился кабриолет ЗИЛ-410 441, созданный в 2009 году в рамках конкурса на новую машину для участия в Параде Победы. Выиграл же конкурс автомобиль, созданный в тюнинг-ателье «Атлант-Дельта».
- В 2015 году МСЦ № 6 стал самостоятельным юридическим лицом.
- В 2016 году, через 100 лет с момента основания, ЗИЛ собрал свой последний автомобиль — ЗИЛ-43 276Т.
- В 2019-м юридическое лицо МСЦ № 6 было ликвидировано.
- В 2022-м был снесён последний цех завода. На территории АМО-ЗИЛ ведётся строительство жилых домов премиум-класса.