Во 2-й половине 50-х гг. лаборатория скоростных автомобилей ЗИЛ во главе с В.Ф.Родионовым построила несколько экспериментальных спортивных машин с открытыми кузовами из стеклопластика. Все они представляли собой развитие концепции прототипа ЗИС-112 1951 г. и имели недостаточно совершенную конструкцию, чтобы побеждать даже в местных соревнованиях, не говоря уже о международных. Более-менее успешной стала лишь последняя модель из серии, разработанная для кольцевых гонок - ЗИЛ-112С, изготовленный в 1962 г. в двух экземплярах. В нём было много узлов от лимузина ЗИЛ-111, включая 6-литровый двигатель V8, оснащённый двумя 4-камерными карбюраторами, мощностью 240 л.с. Основу машины составляла пространственная рама из стальных труб, в передней подвеске использовались двойные поперечные рычаги и пружины, а сзади была установлена балка деДион с треугольными рычагами и пружинами. 3-ступенчатая механическая коробка передач была позаимствована у ЗИС-110. На ЗИЛ-112С впервые в СССР получили применение такие компоненты, как самоблокирующийся дифференциал, дисковые тормоза (с 1964 г.), съёмное рулевое колесо и барашковые центральные гайки колёс типа Rudge-Whitworth.

В 1962 г. на ЗИЛ-112С с обтекаемым одноместным кузовом из стеклопластика с центральным стабилизатором пытались совершить рекордный заезд на озере Нижний Баскунчак в Астраханской области, но из-за дождя высохшая поверхность оказалась для этого непригодной. Тогда ЗИЛ-112С получил новый алюминиевый кузов родстер в стиле Ferrari 250 Testa Rossa, с воздухозаборником на капоте и расположенными в боковых вырезах передних крыльев выхлопными трубами. Автомобиль участвовал гонках в Формулы-2 и Формулы-5; в последней гонщик Геннадий Жарков в 1965 г. стал чемпионом СССР. В 1964 г. одна из двух машин получила двигатель V8 от ГАЗ-13 мощностью 200 л.с., а через год на вторую был установлен опытный образец 7-литрового мотора ЗИЛ-114 мощностью 270 л.с. С 1967 по 1970 гг. ЗИЛ-112С установил три всесоюзных рекорда скорости в классе 10 на дистанции 500 м. До наших дней сохранился по крайней мере один ЗИЛ-112С, который с 1989 г. выставлен в автомобильном музее в Риге.