По окончании Великой Отечественной войны на заводе была проведена работа по замене всего довоенного модельного ряда, разработка которого была начата частично до войны и активно возобновилась в 1943–1945 гг. Уже в первом послевоенном 1946 году в серию пошла «Победа» М-20 (прототип в 1944 году) и 2,5-тонный грузовик ГАЗ-51 (прототип в 1943 году). В 1947-м производство полуторки ГАЗ-ММ было передано на УльЗИС Тогда же освоен выпуск гусеничного снегоболотохода ГАЗ-47. В 1948 году освоен полноприводный грузовик ГАЗ-63, а в 1949-м создан прототип джипа ГАЗ-69 «Труженик». В 1950-м с конвейера начал сходить представительский седан большого класса ЗИМ, началось серийное производство бронетранспортера БТР-40 (ГАЗ-40). В 1953–1954 годах было освоено производство джипов ГАЗ-69 и ГАЗ-69А (в 1955–1956 годах переданных на Ульяновский автомобильный завод – УАЗ), а также первого комфортабельного внедорожника с несущим кузовом М-72 на агрегатах ГАЗ-69.
Журналист А. Тевзадзе пишет о символике железной «Победы»[12]:
«Идет 1947 год. Страна отстраивается после войны, а на дорогах появляется автомобиль с символическим названием «Победа». Автомобиль выпущен в 1946 году, но приобретает свою популярность лишь через год.
Разработки нового автомобиля ГАЗ М20 начинаются еще во время войны и это, не смотря на то, что стране больше нужны не легковые автомобили, а грузовики и пушки. История автомобиля Победа берет начало еще в 1943, и работы не прекращаются даже во время бомбежек, а к 1944 году готов первый прототип автомобиля. Сталин лично приезжает, чтобы осмотреть «Победу». После долгого осмотра он дает «добро» на запуск автомобилей в производство.
Стоить отметить, что название «Победа» пришло к авто ГАЗ-М-20 как раз во время визита Сталина. На заводе разработчики представили Сталину автомобиль под названием «Родина», но он иронически спросил: «Почем Родину продавать будете?». Больше слов не требовалось и название тут же изменили на «Победа». Сталин на секунду задумался и сказал: «Невелика победа, но пусть будет «Победа».
Почему автомобиль ГАЗ М-20 «Победа» стал популярным среди жителей Советского Союза? Дело в том, что авто оказалось доступным и при этом очень удобным. При очень низкой цене в нем появились новые технические особенности. Именно в «Победе» впервые реализованы электрические указатели поворотов, стоп-сигналы и «дворники». Позднее эти новшества будут копировать все крупные западные автомобильные производители».
В 1956 году на смену «Победе» пришел седан среднего класса «Волга» ГАЗ-21, претерпевший на пути к массовому производству ряд модернизаций. В 1959-м «ЗИМ» сменила элегантная «Чайка» ГАЗ-13, продержавшаяся в производстве свыше двух десятилетий. «Чайка» стала легендой отечественного автопрома.
Работам коллектива конструкторов и дизайнеров завода ГАЗ, таким как ГАЗ-21 «Волга», ГАЗ-13 «Чайка» и грузовик ГАЗ-52 на Всемирной выставке в Брюсселе в 1958 году была присуждена высшая награда – Гран-при.
С начала 1960-х на смену знаменитой «21-й» «Волге» велась разработка легкового автомобиля ГАЗ-24 «Волга», опытно-промышленная партия которого была готова в 1968 году, а с 1970 года началось массовое производство. Автомобиль был отмечен наградами: золотыми медалями на Международных выставках в 1969 году в Пловдиве (Болгария) и в 1970 году в Лейпциге (ГДР). Производство ветерана ГАЗ-21 было свернуто в июле 1970-го, а в апреле 1975 года, с производства был снят другой ветеран – ГАЗ-51 А. Последний сошедший с конвейера легендарный грузовик отправился в Музей истории ГАЗ.
Также в 1970-е годы, была проведена реорганизация производства: 24 августа 1971 года на базе заводов-филиалов и производств головного предприятия образовано производственное объединение «АвтоГАЗ». В 1973 году оно переименовано в ПО «ГАЗ», в состав которого вошли 11 заводов.
В марте 1981 года с конвейера завода сошел 10-миллионный автомобиль ГАЗ.
После распада СССР промышленность Российской Федерации погрузилась в глубокий кризис. ГАЗ стал одним из первых крупных предприятий страны, попытавшихся адаптироваться к новым рыночным условиям. В ноябре 1992 года Горьковский автомобильный завод был преобразован в акционерное общество открытого типа (ОАО).
