С 1962 года собирался в Москве, в 1964 году началось массовое производство, в июне 1974 года был изготовлен миллионный ЗИЛ-130, в августе 1982 года - двухмиллионный ЗИЛ-130

Всего по декабрь 1994 года было изготовлено 3383312 шт. С 1995 по 2010 производился на Уральском автомоторном заводе (УАМЗ) под индексом «43140».

Автомобиль оснащался 8-цилиндровым карбюраторным четырёхтактным V-образным верхнеклапанным двигателем ЗИЛ-130 мощностью 148 л.с. при 3000 об/мин (с ограничителем), максимальным крутящим моментом 41 кГм при 1800—2000 об/мин, степенью сжатия 6,5 и рабочим объёмом 5996 см3.

Автомобиль ЗИЛ-130 был оснащён гидроусилителем руля, синхронизированной 5-ти ступенчатой коробкой передач, трёхместной кабиной с омывателем ветрового стекла. Часть автомобилей комплектовалась предпусковым подогревателем двигателя. Впоследствии были введены транзисторное зажигание, генератор переменного тока, изменённый щиток приборов. Позднее были применены изменённая конструкция шарниров карданной передачи и другие новшества. Кабины ранних автомобилей имели два вентиляционных люка в крыше кабины и лючок воздуховода в левой части кабины выше педали сцепления. Потом этот лючок был убран. В семидесятых годах был упразднён сначала левый вентиляционный люк, а потом и правый. До 1970 года бортовые автомобили имели высоту бортов 685 мм, в дальнейшем высота бортов была уменьшена до 575 мм.
Автомобиль получил двигатель, конструкция которого имела много общих черт с двигателем представительской модели ЗИЛ-111, также V-образный, 8-цилиндровый, но меньшего рабочего объёма, рассчитанный на основной в то время в СССР бензин А-76 и с однокамерным карбюратором К-88АЕ, с падающим потоком, сбалансированной поплавковой камерой и ограничителем максимальных оборотов, вместо рассчитанного на достижение высоких мощностных показателей четырёхкамерного у легкового варианта. В целом, двигатели грузовиков и легковых автомобилей марки ЗИЛ в значительной степени различались между собой и имели сравнительно невысокую степень унификации, точно так же, как и двигатели «Чайки» и грузовиков ГАЗ.