История завода началась в 1916 году, когда русский промышленник и один из первых русских пилотов, В.А. Лебедев, в рамках государственной программы по развитию автомобильной промышленности основал Автомобильный завод акционерного общества «В.А. Лебедев». На заводе должны были производить английские автомобили Crossley, однако до 1917 года он так и не выпустил ни одной машины.

После Октябрьской революции предприятие получило новое название — «Первый государственный авторемонтный завод» (1-й ЯГАРЗ). С 1925 года на заводе стали производить грузовые автомобили, а в 1926 году его преобразовали в Ярославский государственный автомобильный завод № 3. Это было первое в стране предприятие, выпускающее большегрузные самосвалы.

С 1933 года завод носил название Ярославский автомобильный завод. На его мощностях производились большегрузные автомобили, самосвалы и первый в СССР троллейбус. Совместно с Особым конструкторским бюро ОГПУ Ярославский автомобильный завод создало опытные образцы первого советского дизельного двигателя «Коджу». В годы Великой Отечественной войны здесь выпускались гусеничные артиллерийские тягачи. В 1950-х годах предприятие перепрофилировали на производство автомобильных и других двигателей.

С 1958 года завод стал называться Ярославским моторным заводом. Основной его продукцией стали дизели мощностью от 120 до 800 лошадиных сил. В 1960-х и 1970-х годах завод становится безусловным лидером в производстве советских дизельных двигателей, обеспечивая технику по всей стране.

В 1993 году завод переименовали в ОАО «Автодизель» (Ярославский моторный завод). В 2001 году ПАО «Автодизель» (ЯМЗ) вошло в состав ООО «РусПромАвто» («Группа ГАЗ»). В настоящее время это одно из крупнейших и технологически развитых предприятий России по производству дизельных двигателей и трансмиссий, продолжающее задавать стандарты качества в отечественном машиностроении.