Будущий гигант моторостроения с 1956 году выпускал автозапчасти и алюминиевое литье для Горьковского и Московского автозаводов как филиал ГАЗа. Однако через два года Постановлением Совета Министров СССР № 442 он был преобразован в самостоятельное предприятие по производству двигателей с присвоением наименования “Заволжский моторный завод”.
С самого начала своей деятельности ЗМЗ неизменно уделял пристальное внимание освоению прогрессивных технологий. История завода сопровождалась разработкой принципиально новых конструкций, внедрением передовых методик и собственных новаций.
В ноябре 1958 года на ЗМЗ была проведена первая плавка алюминиевого литья.
В ноябре 1959 года на ЗМЗ был собран первый 4-цилиндровый двигатель для комплектации “Волги” ГАЗ-21.
В 1960 году с целью освоения новых моделей двигателей на заводе организован отдел главного конструктора, в состав которого вошел экспериментальный цех с исследовательскими лабораториями, оснащенными испытательными стендами, контрольным и иным оборудованием.
В 1961 году начато серийное производство 4-цилиндровых двигателей.
В 1963 году – на ЗМЗ приступили к серийному производству еще и 8-цилиндровых двигателей для грузовых автомобилей Горьковского автозавода.
В 1966 году завод впервые в мировой практике освоил массовое производство крупногабаритных блоков цилиндров из алюминиевых сплавов методом литья под давлением, что позволило ему встать в один ряд с известными мировыми фирмами
Предприятие расширялось и наращивало мощности как за счет строительства новых цехов, (таких как литейный, моторный, прессовый, производства по изготовлению лент и вкладышей, производства стальных и чугунных деталей, термического цеха, производства сборки и испытания двигателей), так и модернизации действующих производств.
В 1967 году 8-цилиндровые двигатели стали поставляться и на комплектацию автобусов «ПАЗ» Павловского автобусного завода.
В декабре 1968 года был выпущен 1 000 000 –й 4-цилиндровый двигатель.
В 1971 году была начата глобальная реконструкция производства. К 1978 году мощности по выпуску двигателей выросли до 450 тысяч штук в год.
В декабре 1972 года Указом Президиума Верховного Совета РСФСР заводу присвоено наименование «Заволжский моторный завод имени 50-летия СССР».
В апреле 1975 года был выпущен 1 000 000 –й 8-цилиндровый двигатель.
В феврале 1976 года Указом Президиума Верховного Совета СССР ЗМЗ награжден орденом Трудового Красного Знамени.
80-е годы были периодом роста объемов производства, реструктуризации предприятия.
В 1992 году на предприятии пущен в эксплуатацию цех малых серий, в котором было организовано опытно-промышленное производство двигателей нового семейства – 4-цилиндровых 16-клапанных с управляемым впрыском топлива – ЗМЗ-406.
В 90-е годы конструкторами ЗМЗ впервые в России была разработана конструкция быстроходного дизельного двигателя ЗМЗ-514.10 (2,24 л) стандарта «Евро-2» для автомобилей повышенной проходимости, микроавтобусов.
В 2000 году стало первым в России двигателестроительным предприятием, сертифицировавшим систему менеджмента качества всего производства на соответствие требованиям международных стандартов ИСО 9001.
В 2001 г. ОАО «ЗМЗ» вошло в холдинг ОАО «Северсталь-авто» – с 1 июля 2008 года компания ОАО “СОЛЛЕРС”.