Во всех видах советских Вооруженных Сил и в ряде социалистических стран применялись все серийные бортовые грузовики ГАЗ-51 и их варианты, в том числе инженерно-строительные самосвалы ГАЗ-93 и седельные тягачи ГАЗ-51П. В Советской Армии грузовые машины служили для перевозки различных грузов и доставки 9 – 12 человек личного состава стрелковых подразделений на двух продольных или на трех поперечных съемных деревянных скамьях. К специальным исполнениям относились грузовик ГАЗ-51Н с двумя топливными баками и штатными продольными откидными скамьями в кузове, бортовой 51С с дополнительным 105-литровым топливным баком и соответственно возросшим запасом хода и его вариант 51СЭ с экранированным электрооборудованием. На серийных шасси ГАЗ-51 монтировали военные кузова и несложные надстройки тылового назначения, а шасси 51К с более мягкой подвеской являлось основой санитарных машин ГЗА-653 и ПАЗ-653. Специальное шасси 51И применялось для капотных пассажирских, санитарных и штабных автобусов Павловского, Курганского заводов и ряда номерных предприятий. В армиях других стран серийные бортовые кузова ГАЗ-51 самостоятельно приспосабливали для ускорения посадки и высадки личного состава или установки специального оснащения. В СССР на базе машин 51-й серии собирали также опытные полугусеничные вездеходы, а в конце 1940-х годов проводились опыты с доставкой обычных грузовиков на транспортных самолетах и специальных военных планерах. Главная же роль грузовиков ГАЗ-51 в военном деле состояла в том, что они послужили базой первого послевоенного поколения полноприводных армейских грузовиков ГАЗ-63.

Наиболее распространенными военными надстройками на шасси ГАЗ-51 являлись различные машины службы горючего, среди которых были бензоперекачивающие станции, автоцистерны и простые топливозаправщики, а также многоцелевые и хлебные фургоны, санитарные и штабные автобусы, радиостанция РАФ-КВ-5, механический разбрасыватель химических веществ, дезинфекционные установки ДДА-53, ДУК-1 и различное авиационное оборудование. Кузова, цистерны и оборудование для них изготовляли специализированные военные предприятия. В 1966 – 1975 годах Новгородский киномеханический завод на шасси ГАЗ-51А с собственным кузовом-фургоном на металлическом каркасе собирал кинопередвижки серии «Кино» двойного назначения.

БПС-ПД-50 – бензоперекачивающая станция, смонтированная на шасси обычного бортового автомобиля ГАЗ-51 первого выпуска. Являлась развитием станции БПС-ПД с центробежным одноступенчатым насосом ПД, созданной в 1930-е годы для установки на грузовик ГАЗ-АА. Главным назначением станции была перекачка бензина и других сортов топлива из одних емкостей в другие – стационарные или подвижные. Оборудование модернизированной станции БПС-ПД-50 монтировалось на специальной сварной раме перед радиатором автомобиля и приводилось от двигателя базового шасси. В кузове крепились ящики для рукавов, запасных частей и инструмента.

ПСГ-65/130 (БПС-51) – перекачивающая станция горючего специальной конструкции, размещенная на серийном бортовом грузовике ГАЗ-51 раннего выпуска, а затем – на ГАЗ-51А. Использовалась на стоянке для перекачки топлива из железнодорожных цистерн в складские емкости или в другие транспортные средства или просто в канистры или бидоны. Ее особенностью являлось размещение насосной установки в особом отсеке (насосной кабине) с распашными дверками, размещенном между кабиной и кузовом автомобиля. В нем устанавливали центробежный насос ЦСП-51 производительностью до 130 м³/ч с приводом от коробки отбора мощности шасси, разводные напорно-всасывающие коммуникации, топливные фильтры, панель приборов, полевой телефон, два огнетушителя и органы управления, позволявшие дистанционно изменять режим работы двигателя и сцепления. Рукава, запчасти и запасное колесо перевозили в кузове. Масса автомобиля в походном состоянии – 4830 кг. Время развертывания из походного положения – 35 минут. Экипаж состоял из одного человека – водителя-моториста. В 1960 году эту машину сменила модернизированная станция ПСГ-65/130Б с новым насосом ЦСП-57 прежней производительности. Впоследствии ей на смену пришла более мощная установка ПСГ-160 на шасси ЗИЛ-130.

Модернизированный маслозаправщик МЗ-51М двойного назначения на шасси ГАЗ-51А.

АЦ-2-51 – простейшая автоцистерна двойного назначения вместимостью 2000 л на шасси ГАЗ-51 без собственного насосного оборудования. Предназначалась для временного хранения и транспортировки нефтепродуктов и различных сортов топлива. Полная масса машины составляла 5400 кг. Кроме того, с 1950 года в войсках использовался простой бензозаправщик АБЗ-50, а с 1966 года – топливозаправщик АТЗ-2,2-51А вместимостью 2200 л на шасси ГАЗ-51А.

МЗ-51 – первый советский серийный маслозаправщик двойного назначения на шасси ГАЗ-51 раннего выпуска, принятый на вооружение в 1947 году. Широко использовался во всех механизированных подразделениях Советских Вооруженных Сил для временного хранения, перевозки, перекачки и заправки автомобильной или авиационной техники горячим маслом в полевых условиях. Вместимость цистерны составляла 920 л. Для разогрева масла до необходимой температуры и поддержания ее длительное время использовалась нагревательная система с насосом для подачи бензина в форсунку, приводившимся от трансмиссии автомобиля. В комплект оснащения входили раздаточные рукава, счетчик топлива (литрометр), фильтры, система электрооборудования и противопожарные средства. Управление двигателем и насосом производилось из кабины водителя, раздаточными кранами – из специальной кабины управления.

МЗ-51М – модернизированный маслозаправщик на шасси ГАЗ-51 и ГАЗ-51А, принятый на вооружение в 1949 году и применявшийся в основном в советских ВВС. Выпускался Могилевским авторемонтным заводом. От первой модели МЗ-51 отличался улучшенной системой разогрева, работавшей на керосине и снабженной бензиновой форсункой для ускорения процесса розжига. Дополнительно были установлены новые системы безопасности – предохранительный перепускной клапан, автомат выключения форсунки, воздушный ресивер. Полная масса заправщика – 5080 кг.

Еще в начале 1950-х годов автомобили ГАЗ-51 послужили базой первых советских машин аэродромной службы двойного назначения. Для проверки и испытаний бортовых гидравлических систем самолетов служила передвижная гидравлическая установка УПГ-250ГМ. Ее оборудование было смонтировано в специальном цельнометаллическом кузове с задним постом управления и боковыми емкостями с откидными люками и дверками. Машина снабжалась автономным силовым агрегатом ЗИС-152ВМ для привода трех гидронасосов, подававших на проверяемые гидросистемы давление до 210 атмосфер, баком на 150 л гидравлической жидкости, пневматическим компрессором и системой фильтров. Первым среди аэродромных моторных подогревателей был вариант МП-300 на шасси ГАЗ-51А. Он служил для разогрева горячим воздухом двигателей, кабин и салонов самолетов. Все оборудование было установлено в специальном металлическом кузове-фургоне. От двигателя шасси приводился центробежный вентилятор, подававший атмосферный воздух на кольцевые стенки калорифера, работавшего на жидком топливе, а затем подогретый до температуры 80 – 120 °С воздух по трем широким рукавам подавался к местам назначения.

Универсальная гидравлическая установка УПГ-250ГМ для проверки гидросистем самолетов.

КХА-51 – специальный войсковой автомобиль-фургон на шасси ГАЗ-51 и ГАЗ-51А для перевозки хлебобулочных изделий. Это был первый советский автомобиль такого назначения, специально разработанный для обслуживания военных подразделений и в 1950 – 1974 годах выпускавшийся брянским военным заводом № 111. Фургон снабжался простым прямоугольным теплоизолированным кузовом пониженной высоты с боковыми дверками для облегчения процессов погрузки и разгрузки лотков с хлебом. Его развитием стал комбинированный фургон КК-51 с двумя отсеками для доставки хлебобулочных изделий и других продовольственных товаров. Их последующие модификации монтировали на автомобилях ГАЗ-53, ГАЗ-66 и ЗИЛ-131.