Активное дорожное строительство в первые послевоенные годы сделало возможным использование автомобильного транспорта в междугородном сообщении наряду с железнодорожным, и местами - авиационным. Не хватало самого главного - отсутствовала машина для междугородных рейсов. Приходилось на эти маршруты направлять базовый городской автобус ЗИС-155, но в 12-местной модификации, оснащенной креслами авиационного типа и шелковыми занавесками. Такое положение не устраивало никого, из-за малого числа мест получались большие эксплуатационные расходы да и провозная способность оставляла желать лучшего.

Поэтому в 1953 г. коллектив конструкторов ЗИСа начал проектирование новой междугородной модели автобуса, первой в Советском Союзе, получившей обозначение ЗИС-127. Эта модель знаменовала прорыв в советском автостроении, в которое ЗИС-127 привнес некоторые элементы американских дальних шоссейных лайнеров.

Новый автобус имел вагонную компоновку и клепаный несущий кузов. В комфортабельном салоне располагалось 16 двухместных кресел с подголовниками. Спинка и подушка каждого снабжалась механизмом для их фиксации в трех положениях. Салон был оборудован отопительной и вентиляционной системами, радиофицирован. Под полом салона в ЗИС-127 предусмотрены багажные отсеки, благодаря чему пол под сиденьями поднят на 975 мм от дороги. К особенностям конструкции относились: заднее расположение силового агрегата, дизельный двигатель ЯАЗ-206Д с четырехступенчатой коробкой передач, зависимая рессорная подвеска колес, гидропривод управления сцеплением, пневматический привод тормозов, гидравлический усилитель руля. Благодаря раздельному приводу тормозов для передних и задних колес отказ в работе одной системы не оставлял машину без тормозов. Результат - существенное повышение безопасности движения.

Первый серийный образец которого вышел из ворот завода им. Лихачева в 1956 г. Водители, работавшие на ЗИЛ-127, отмечают его высокую надежность и долговечность. К сожалению, автобус выпускался всего 4 года. Его дальнейшее серийное производство было прекращено не из-за несовершенства конструкции или сложностей в производстве и эксплуатации. Причиной тому послужило то, что конструкторы не смогли вписать автобус в требуемый габарит по ширине - он составлял 2650 мм, на 150 мм больше допустимого значения. Всего было выпущен 851 автобус. В дальнейшем нишу ЗИЛ-127 на отечественных дорогах заняли ЛАЗ-697 и ЛАЗ-699.

Автобусы ЗИС-127 работали в Москве с 1956 г. до начала 1970-х гг. на междугородных и туристических маршрутах. До сегодняшнего дня на территории России сохранились лишь отдельные фрагменты конструкции.

В 1959 г. на базе ЗИС-127 был изготовлен экспериментальный автобус с газотурбинным двигателем ТурбоНАМИ-053 .