В июне 1956 г. автозавод им Лихачева (6ывший ЗИС) выпустил первый образец нового автобуса ЗИЛ-158, который стал испытываться на 55-м маршруте, тогда считавшемся образцово-показательным - на нем опробывались все новшества (например, в ноябре 1956 г. - французский автобус "Шоссон", немецкий "Бюссинг", венгерские "Икарус-60" и "Икарус-66").
С 1957 года ЗИС-155 на заводском конвейере сменила более новая модель - ЗИЛ-158. Изменение буквенного индекса было связано с переименованием самого завода, который с 1956 года стал называться Заводом имени Лихачева. В целом ЗИЛ-158 был дальнейшим развитием 155-ой модели. От своего предшественника он отличался более длинным и вместительным кузовом с измененным дизайном передка, большими окнами, улучшенным освещением и вентиляцией салона. Была незначительно увеличена мощность двигателя (с 90 до 105 л.с.), однако ее все равно не хватало для работы на крутых подъемах.
Во всем остальном автобус ЗИЛ-158 сохранял элементы конструкции своего предшественника. В первую очередь, это была несущая конструкция кузова, с переднемоторной компоновкой - двигатель был расположен справа от водителя; кабина с моторным отсеком была отделена от салона общей перегородкой. Алюминиевая обшивка кузова была соединена с каркасом при помощи заклепок. Это делало сборку автобуса весьма трудоемкой, к тому же дюралевая обшивка была слабой и легко подвергалась деформации.
Автобус сохранил также механическую пятиступенчатую коробку передач, зависимую рессорную подвеску всех колес, пневматический привод управления тормозами и четырехстворчатыми дверьми. Взаимозаменяемость многих узлов и деталей с ЗИС-155 удешевляла производство и эксплуатацию новой модели, но в то же время не позволяла вывести ЗИЛ-158 на уровень мировых образцов.
Салон автобуса был рассчитан на 32 места для сидения, еще 28 человек могли ехать стоя. В салоне стояли двухместные сидения по обоим бортам, у перегородки кабины водителя и на задней площадке устанавливались пятиместные длинные диваны. Четырехстворчатые ширмовые двери открывались наружу, а не вовнутрь. Боковые окна в летнее время могли опускаться вниз (подобный механизм до сих пор широко применяется в вагонах поездов дальнего следования).
Первая серийная партия автобусов ЗИЛ-158 поступила в автопарки Москвы в октябре 1957 года. Но еще в мае 1957 года начался выпуск туристской модификации ЗИЛ-158А. Такая поспешность была вызвана проведением Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве летом 1957 года. Для обслуживания его участников были закуплены зарубежные автобусы Austro-FIAT-5DN-120 и Karosa-Skoda 706RTO, но основную массу перевозок взяли на себя именно ЛиАЗ-158А. От базовой модификации "турист" отличался наличием бокового остекления крыши и более комфортабельным салоном. Задняя дверь была нерабочая - напротив нее располагалось дополнительное двойное сидение. Общее количество мест в туристской модификации составляло 36.
В 1958 году, в связи с увеличением выпуска грузовых автомобилей и автобусов на Заводе имени Лихачева, было решено разделить их производство. 17 апреля 1958 года вышло постановление, согласно которому Моссовнархозу было поручено организовать производство автобусов ЗИЛ-158 на Ликинском машиностроительном заводе (г. Ликино-Дулево Московской области). 10 января 1959 года из ворот завода вышел первый автобус, который отныне получил новый буквенный индекс - ЛиАЗ-158 - и новую эмблему на передке.
Незадолго до этого события конструкторы ЗИЛа разработали проект коренной модернизации 158-ой модели. Серьезные изменения должны были коснуться шасси, агрегатов, кузова. В частности, для снижения производственных затрат и увеличения обзорности салона было предложено унифицировать передние и задние панели кузова. Эта модификация получила название ЗИЛ-158Д, но на из-за отсутствия средств на ЛиАЗе стали выпускать прежний ЗИЛ-158.
С 1961 года незначительное улучшение базовой модели все же было проведено. Были усилены основание и корпус кузова, введена комбинированная подвеска колес (на рессорах и пневмобаллонах), усовершенствованы тормоза, применен двигатель ЗИЛ-130. Внешне эту модификацию, получившую название ЛиАЗ-158В, можно было отличить по отсутствию окон в вентиляционных люках на крыше, а также окошек по углам на задних скатах крыши. ЛиАЗ-158В выпускался на конвейере Ликинского завода до 1970 года, когда его сменил ЛиАЗ-677.
ЛиАЗ-158 был основным городским автобусом в бывшем СССР в 60-е годы. Его можно увидеть во многих советских кинофильмах того периода; в частности, один из сюжетов знаменитой кинокомедии А.Гайдая "Операция Ы" разворачивается в салоне нашего героя. На протяжении 70-х годов этот автобус был постепенно вытеснен с городских улиц 677-ой моделью. Сейчас в бывшем СССР остались лишь единичные экземпляры ЛиАЗ-158, большинство из которых - экспонаты музеев и выставок ретроавтомобилей.
В 60-х годах, в связи со стремительным ростом новых жилых массивах во всех крупных городах Советского Союза, значительно возросла потребность в автобусах большой вместимости. ЛиАЗ-158, салон которого вмещал не более 70 пассажиров в час пик, не был приспособлен для работы на маршрутах с большим пассажиропотоком, а более вместительных городских автобусов отечественная промышленность не предлагала. Результатом стали работы по созданию прицепов к автобусу ЛиАЗ-158, а также автобусных поездов, работавших по системе многих единиц. В Москве завод "Аремкуз" изготавливал специальные пассажирские прицепы к 158-ому ЛиАЗу, получившие наименование 2ПН-4. В других городах, например, в Одессе, составляли автопоезда, в которых роль тягача играли ЛиАЗ-158, а в качестве прицепа выступали списанные автобусы ЛАЗ-695.
Одновременно велись работы по созданию отечественного сочлененного автобуса особо большой вместимости, за основу для которого взяли все тот же ЛиАЗ-158. В 1962 году проходили испытания первого советского сочлененного автобуса ЛиАЗ-5Э-676. Передняя часть этой машины имела конструкцию, традиционную для автобусов ЛиАЗ-158, но вместо задней стенки находился узел сочленения, за которым находился прицеп. Первая и третья пары колес являлись управляемыми, как принято на большинстве сочлененных автобусов. Четырехдверная машина могла перевозить 123 пассажира. Проектирование этого автобуса ЛиАЗ вел совместно с конструкторским бюро автобусов НАМИ. Несмотря на то, что никаких аналогичных автобусов в то время в Советском Союзе не выпускалось, да и импорт сочлененных "Икарусов" начался только в 1967 году, ЛиАЗ-5Э-676 так и не появился на улицах Москвы, для которых, главным образом, и разрабатывался. После ряда испытаний единственный изготовленный опытный экземпляр канул в небытие.
Крайне интересная информация о попытке использования автобуса ЛиАЗ-158 в качестве железнодорожного подвижного состава. Для обслуживания линий с небольшими пассажиропотоками Проектно-конструкторское бюро Главного управления пути и сооружений МПС спроектировало на базе автобусов ЛиАЗ-158 сдвоенную автомотрису, получившую название рельсового автобуса. Была предусмотрена замена колес с пневматическими шинами на металлические гребневые колеса диаметром по кругу катания 1050 мм с соответствующим сближением колес (примерно на 600 мм) и переделкой колесных ступиц, оборудование автобуса песочницами и входными дверями с левой стороны кузова. Два одинаковых автобуса сцеплялись задними концами. Передний по направлению движения автобус, являлся моторным, а задний - прицепным (на нем двигатель не работал).
В середине 1962 г. Московский завод "Красный путь" закончил переделку двух автобусов ЛиАЗ-158 в рельсовый автобус, получивший серию РА1. При его испытаниях слабым местом оказались колесные ступицы, которые при движении по рельсовому пути испытывали более жесткие удары, нежели у обычных автобусов, имеющих пневматические шины. Неблагоприятные условия работы ступиц создавались также из-за боковых ударов гребней колес о рельсы и увеличения момента вертикальных сил, действующих на подшипник (из-за смещения колес). Изменение расстояния между колесами особенно передней оси и отсутствие жесткой связи между ними способствовало увеличению виляния автобуса. Жесткие удары колес о рельсы приводили к расстройству болтовых креплений и вибрациям отдельных частей кузова. Все эти недостатки не позволили наладить серийный выпуск рельсовых автобусов на базе ЛиАЗ-158.
К открытию Международного фестиваля молодежи и студентов (июль 1957 г.) ЗИЛ выпустил специальную фестивальную серию этих машин, а первый серийный ЗИЛ-158 появился на улицах города в октябре 1957 г.; в феврале 1958г. их было 200, а в конце 1959 г. число их превысило число ЗИС-155 (по состоянию на 1 января 1958 г. в Москве имелось 1726 машин ЗИС-155, 64 ЗИЛ-158 и 21 ЛАЗ-695). Последние ЗИС-155 покинули столичные улицы в 1962 г., уступив место новой модели 1960-х годов - ЗИЛ/ЛиАЗ-158В (с 1960 г. производство модифицированной модели ЗИЛ-158В, с небольшими внешними изменениями, было переведено на Ликинский автобусный завод). ЗИЛ-158 с пассажирским прицепом 2-ПН-4Кроме этого, в 1959-61 гг. проходили испытания автобусов с пассажирскими прицепами (они были изготовлены "Аремкузом" и получили индекс "2ПН-4"). Один такой "поезд" из ЗИЛ-158 курсировал на 17 маршруте.
Модификации:
* ЗИЛ-158А (1957) — туристический, отличался остекленными скатами крыши, заглушенной задней дверью и 4-рядной планировкой салона, число мест для сидения — 36; партия таких автобусов была построена к Московскому международнаму фестивалю студентов и молодежи. Примечательно, то что он стал первым представителем автобусов серии ЗИЛ (ЛиаЗ)-158.
* ЗИЛ-158Д (1959) — глубокая модернизация базовой модели ЗИЛ-158 с унифицированными штампованными панелями задней и передней частей кузова, трехрядной планировкой салона и увеличенными накопительными площадками. Серийно не выпускался;
* ЗИЛ-158+Аремкуз-2ПН-4 (1959—1961) — опытный автобусный поезд, состоявший из тягача ЗИЛ-158 и автобусного прицепа Аремкуз-2ПН-4. Несколько таких «поездов» проходили опытную эксплуатацию в Москве в 1959—1961 гг. Имеются данные, что в Крыму в период летних отпусков составлялись троллейбусно-автобусные поезда из МТБ-82 и ЗиЛ-158, а в Ленинграде автобусные прицепы изготовляли из списанных троллейбусных кузовов, но такие «поезда» отработали недолго из-за повышенного износа автобуса-тягача;
* ЛиАЗ-158В (1961—1970) — модернизированный автобус. Были усилены основание и каркас кузова, внедрена комбинированная подвеска колес (на рессорах и пневмобаллонах), усовершенствованы тормоза, применен модернизированный двигатель ЗИЛ-158В с повышенной до 6,5 степенью сжатия (бензин А-72) и увеличенным до 34,5 кгс-м при 1100 об/мин крутящим моментом. Внешне данная модификация отличалась отсутствием окон в вентиляционных люках на крыше, а также окошек по углам на задних скатах крыши;
* ЛиАЗ-158ВА (1961—1969)— модернизированный туристический автобус. Механические изменения аналогичны мод. ЛиАЗ-158В;
* ЛиАЗ-5Э-676 (1962) — экспериментальный сочлененный четырехдверный автобус на базе модели ЛиАЗ-158В. Длина 15,43 м, пассажировместимость 123 чел, снаряженная масса, 10 800 кг, максимальная скорость 60 км/ч. Серийно не выпускался, так как мощности двигателя типа ЗИЛ-130 было совершенно недостаточно для столь тяжелой машины;
* РА1 «рельсовый автобус тип 1» (1962) — двухвагонная автомотриса с использованием кузовов и силовой передачи автобуса ЛиАЗ-158. Собрано 2 экземпляра.
Кроме того, различными автотранспортными предприятиями и конторами автобусы ЗИЛ(ЛиАЗ)-158 переоборудовались после конца пассажирской эксплуатации в грузовые фургоны, машины технической помощи, передвижные пункты питания и др. технику.