Производство грузовиков и шасси линейки «Урал-4320» было начато 17 ноября 1977 и фактически данная серия производится по настоящее время, хотя и в существенно модернизированном виде.
Основное отличие Урал-4320 от линейки карбюраторного Урал-375Д — экономичный и тяговитый дизельный двигатель. На 1986 год выпущено более миллиона грузовиков. Изначально Урал-4320 оснащался дизельным двигателем КамАЗ-740, но в результате пожара на заводе двигателей КамАЗ 14 апреля 1993 года, поставки данного двигателя сторонним производителям прекратились, и на Урал-4320 (а также всех последующих моделях и модификациях грузовиков Урал) стали устанавливаться двигатели ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 Ярославского моторного завода. Из-за образовавшегося дефицита дизельных двигателей некоторая часть Урал-4320 выпуска 1993—1994 гг. была вынужденно оснащена карбюраторным двигателем ЗИЛ-375, то есть фактически было продлено производство модели Урал-375Д, но с оперением моторного отсека типа 4320. Первоначально модификации с двигателем ЯМЗ-238 отличались внешне более длинным моторным отсеком, а машины с двигателем ЯМЗ-236 сохранили такой же моторный отсек, как у машин с двигателем КАМАЗ-740 (отличие — у машин с ЯМЗ-236 воздушный фильтр на правом крыле из-за иной, более плотной компоновки моторного отсека). С середины 2000-х все машины независимо от модели двигателя выпускаются с удлинённым моторным отсеком.
С середины 1990-х годов на Урал-4320 и Урал-5557 появился широкий бампер с фарами, а в крыльях, на старых местах крепления фар, появились пластиковые заглушки. Однако исключительно для нужд Министерства обороны, по специальному заказу, до сих пор поставляются машины с узким бампером и фарами в крыльях. С 1996 года начат выпуск облегченного двухосного (4х4) 4,2-тонного грузовика Урал-43206, конструктивно полностью идентичного трехосному Урал-4320.
Урал-43206 с бескапотной кабиной IVECO
В 2009—2014 гг. на автомобили серии 4320 мелкосерийно устанавливали бескапотную кабину типа Iveco «P» (производства СП «УралАЗ-ИВЕКО») с оригинальным скругленным интегральным стеклопластиковым капотным оперением (комплектации «-57» и «-58»). В дальнейшем такая кабина начала устанавливаться на шасси Урал-4320 и в бескапотном варианте. С переходом на двигатели стандарта Евро-4 на Урал-4320 начали применяться только современные дизели серий ЯМЗ-6565 и ЯМЗ-536.
В 2014 году с целью повышения надежности узлов и агрегатов шасси и увеличения пробега до капремонта серия Урал-4320 была модернизирована в серию «Урал-М» при сохранении кабины типа 4320.
Осенью 2015 года серия «Урал-М» была модернизирована до серии Урал Next путём установки нового поколения современных кабин типа «ГАЗель Next» с оригинальным пластиковым оперением моторного отсека, а также рядом усовершенствованных узлов и агрегатов. В перспективе все гражданские версии Урал-4320 для внутреннего гражданского рынка и частично для поставок силовым ведомствам будут заменены серией «Урал NEXT», при сохранении серии «Урал-М» для поставок на экспорт