В марте 1993 г. в составе ОГК были организованы бюро по разработке дизельных двигателей и бюро по исследованию дизельных двигателей в экспериментальном цехе (в дальнейшем КБ дизельных двигателей был преобразован в отдел дизельных двигателей). С этого времени началась планомерная работа по созданию дизельных двигателей на ЗМЗ.

Для отработки рабочего процесса были привлечены специалисты Владимирского НИКТИД, которые, используя имевшуюся базу и опыт работы ПО дизельным двигателям, проводили исследования и доводку рабочего процесса.  Дальнейшая работа была направлена на повышение экономических и экологических показателей.

Еще одной малоизученной областью для специалистов завода была дизельная топливная аппаратура. Следует отметить что большинство аналогов имели отдельный топливный насос высокого и топливные форсунки, закрепляемые на головке цилиндров на открытых поверхностях снаружи двигателя. Такое решение вело бы к большим изменениям относительно базового двигатепя или к неблагоприятному размещению самого насоса и как следствие, ухудшению условий топливоподачи.

На Ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА) по техническим требованиям ЗМЗ была разработана и изготовлена малогабаритная многосопловая топливная форсунка, что позволило решать вопросы по доводке рабочего процесса только с отечественными изготовителями.

В начале 1995 г. была завершена разработка рабочей документации для изготовления опытных образцов дизельных двигателей, которые получили условное обозначение ЗМЗ-406Д.10. К концу ноября был изготовлен и собран первый образец дизельного двигателя. 30 ноября 1995 года состоялся первый запуск дизельного двигателя ЗМЗ-406Д. 10.

В этот период по бензиновым двигателям ЗМЗ 406.10 был проработан типоразмерный ряд двигателей с рабочим объемом от 2.0 дм3 до 2.7 дм3. Для достижения рабочего объема 2.7 дм3 на этих двигателях применялся коленчатый вал с ходом поршня 94 мм. При этой размерности коленчатого вала для дизеля появилась возможность увеличить его рабочий объем до 2.2 дм3. Для образцов, разрабатываемых и изготавливаемых в 1996 г., было принято решение принять ход поршня 94 мм.