Тягач был создан в середине 50-х гг. в СКБ ЗиЛ. При создании ЗиЛ-134 был успешно использован опыт, полученный при создании опытных автомобилей ЗиС-Э134. Тягачи ЗиЛ-134 (в количестве 2-х опытных машин) были представлены на испытания в январе 1957-го года. В ходе испытаний тягач продемонстрировал отличную проходимость и производительность, однако вопрос о серийном производстве АТК-6 даже не рассматривался - машину подвёл двигатель ЗИЛ-Э134, серийное производство которого было сопряжено с технологическими проблемами (да и стоимость оказалась слишком высокой). После проведения испытаний один из тягачей был передан на Брянский автозавод, а затем - в распоряжение 21-го НИИ, второй экземпляр был передан в распоряжение МВТУ им. Баумана