В 1959 г. было разработано проектное задание на строительство Заволжского моторного завода. Для разработки проекта завода на ГАЗе было образовано специальное проектно-технологическое бюро. К работе был привлечен проектно-технологический НИИ Горьковского совнархоза и другие организации. В соответствии с проектным заданием все технологические процессы основного производства должны были строиться по поточно-массовому и прямоточному принципу, предусматривающему пооперационное закрепление оборудования с подробной разбивкой на проходы, переходы и установки, максимальную механизацию и автоматизацию загрузки, обработки и контроля, а также сбора стружки и транспортно-складских операций. Предусматривалась установка: металлорежущих станков - 3215, в том числе автоматических линий - 117; прессового оборудования - 141; подъемно-транспортных устройств - 580; вспомогательного и нестандартного оборудования соответственно 967 и 113 единиц, а также конвейеров - 12600 м.

Механосборочный цех автомобильных моторов был запроектирован в строящемся корпусе № 3. Однако, в связи с высокими темпами развития автомобильной промышленности в 1959 г. принимается решение перевести производство двигателей ГАЗ-21 с Горьковского автомобильного завода в Заволжье, не дожидаясь окончания строительства корпуса. В настоящее время автомобилисты все чаще задаются вопросом - атермальное остекление что это такое. А в настоящее время оно пользуется большой популярностью.В отличии от обычных, такое стекло меньше запотевает, не промерзает и снижает нагрузку на систему кондиционирования и отопления авто.

Для подготовки производства в составе ОГТ был организован технологический сектор моторного цеха. В корпусе № 1 ускоренными темпами были проведены подготовка площадей, строительство подвалов, изменены схемы разводок энергоносителей и другие работы.

Во втором полугодии 1959 г. и январе 1960 г. были перемонтированы с ГАЗа участки шатуна, газопровода, маховика, распределительного и коленчатого валов, зубчатого обода, клапанов, поршневого пальца, головки цилиндров, картера сцепления и др.

В моторном цехе было смонтировано 48 поточных линий, 666 единиц специального, агрегатного и универсального со специальными наладками оборудования.

Первый двигатель ГАЗ-21 был собран четвертого ноября 1959 г., а с 18 февраля 1960 г. началось его массовое производство. Перевод производства двигателя ГАЗ-21 с ГАЗа на ЗМЗ был осуществлен без остановки производства автомобилей ГАЗ-21 «Волга». В этот период осуществлялась реконструкция Горьковского автозавода, составной частью которой было освоение новых моделей грузовых автомобилей с V-образными восьмицилиндровыми двигателями.