В 1937 г. на Горьковском автомобильном заводе начались работы по модернизации модели ГАЗ-М1. Первым шагом в этом направлении должна была стать замена устаревшего 4-цилиндрового двигателя, и в качестве новой силовой установки был выбран американский рядный 6-цилиндровый нижнеклапанный мотор Dodge D5. Документацию на него удалось добыть по каналам разведки, но не в полном объёме, поэтому перед советскими инженерами стояла задача доработки конструкции и перевода чертежей в метрическую систему. Объём цилиндров составил 3485 см3, мощность - 76 л.с. Позже этот двигатель устанавливался на лимузин ЗИМ и грузовые модели ГАЗ.

Преемник ГАЗ-М1 с 6-цилиндровым мотором получил индекс ГАЗ-11-73 и поступил в производство в 1940 г. Ему предшествовали несколько предсерийных прототипов, в том числе фаэтоны ГАЗ-11-40 и пикап ГАЗ-11-415. Различия между ГАЗ-11-73 и М1 обнаруживались не только под капотом: обновление также включало аэродинамическую полукруглую решётку радиатора, другие бамперы, передний стабилизатор поперечной устойчивости, гидравлические амортизаторы двойного действия и некоторые менее значительные детали. В годы войны производство машин остановилось, а уже выпущенные экземпляры перекрашивались в защитный цвет и отправлялись на фронт в качестве автомобилей старшего офицерского состава. Большинство из 1147 построенных единиц ГАЗ-11-73 были собраны в 1945-1946 гг.

ГАЗ-11-73 стал основой для первого в мире 4-дверного седана с полным приводом - ГАЗ-61-73. В 1938 г. конструкторский отдел В.А. Грачёва получил задание заменить трёхосный вездеход ГАЗ-М21 более дешёвым в производстве и лёгким в эксплуатации внедорожником с колёсной формулой 4х4. Для этого потребовалось установить на ГАЗ-11 коробку передач от ГАЗ-АА с раздаточным механизмом и передний ведущий мост с шарнирами равных угловых скоростей Rzeppa (позже - Bendix-Weiss). Сначала было изготовлено 6 фаэтонов ГАЗ-61-40, но в серию был запущен более практичный седан ГАЗ-61-73, а также артиллерийский тягач ГАЗ-61-417. ГАЗ-61-73 использовался в качестве штабного автомобиля для высшего командного состава РККА, во время войны на нём ездили маршалы Советского Союза К.К. Рокоссовский, Г.К. Жуков и И.С. Конев.