В 1976 году завод попал в ловушку. Гордость завода, ЗИЛ-130, серьёзно морально устарел. Ставка на новую модель ЗИЛ-170, которую завод разрабатывал многие годы, с параллельным выпуском старой продукции, не оправдалась. Наработки по ЗИЛ-170, на которые были брошены все силы, в итоге передали на недавно построенный КамАЗ. В результате ЗИЛ остался со старой моделью ЗИЛ-130 и двумя замороженными проектами ЗИЛ-133 и ЗИЛ-169, разработка которых остановилась на начальных этапах. Требовалась новая модель. Чтобы как-то расширить и обновить ряд, была доведена модель ЗИЛ-133, однако, по сути, это была такая же старая модель ЗИЛ-130, только трёхосная.
После выпуска ЗИЛ-133 завод вернулся к разработке ЗИЛ-169. Проект шёл тяжело, так как завод осваивал впервые для себя новый дизельный двигатель собственной разработки. При испытаниях грузовика переделывалась трансмиссия, находились серьёзные недочеты, в результате чего ЗИЛ-169 дошёл до конвейера только к 1985 году, получив индекс ЗИЛ-4331. Подготовка к выпуску и отладка технологических процессов заняла несколько лет, в результате чего завод смог приступить к полноценному выпуску ЗИЛ-4331 к моменту распада СССР.
