Если АМ-41 по сути являлся лишь экспериментом, то АМ-42 выпускался в очень больших количествах. Это был низковысотный двигатель для штурмовика, дальнейшее развитие АМ-38Ф. Проектировали его на заводе № 24 под руководством М.В. Флисского, степень влияния на конструкцию этого мотора Микулина, сидевшего в Москве, но продолжавшего занимать должность главного конструктора в Куйбышеве, оценить довольно трудно. По сравнению с АМ-38Ф была опять уменьшена степень сжатия, но увеличен наддув; усилены коленчатый вал, шатуны и поршни. Ввели противовесы коленчатого вала, внесли изменения в маслосистему. Это позволило форсировать двигатель по оборотам.
Первые пять опытных моторов были изготовлены в ноябре 1942 г. Далее изготовлялись небольшие партии (по три-пять двигателей в месяц) для доводки и испытаний. В январе 1943 г. АМ-42 прошел 50- часовые заводские испытания. В марте — мае того же года его облетывали на специально доработанном Ил-2 (Ил-АМ-42). Планировали провести государственные испытания АМ-42 в марте 1943 г., но двигатель не успели довести к этому сроку. В мае того же года Микулина освободили от обязанностей главного конструктора завода № 24, и дальнейшим совершенствованием мотора Флисский занимался самостоятельно. 23 сентября 1943 г. АМ-42 в первый раз представили на государственные испытания, с которых его довольно быстро сняли из-за прогара поршней. Последовала доводка двигателя. В ее ходе доработали беспоплавковый карбюратор К-42БПА, усилили силовые шпильки блока, юбки поршней, утолщили гильзы цилиндров, усилили редуктор. Госиспытания АМ-42 успешно прошел в апреле-мае 1944 г. Номинальная мощность равнялась 1750 л.с., а максимальная дошла до 2000 л.с. При этом вес у моторов первых серий был около 980 кг.
Но еще раньше, с самого начала 1944 г., двигатель запустили в серию на заводе № 24. Эти моторы ставили на штурмовики Ил- 10. АМ-42 изготовлялся в больших количествах. С 1947 г. усилили картер, щеки коленчатого вала, шатуны, шестерни редуктора. э Это увеличило вес сухого двигателя на 10 кг (до 1030 кг). Попробовали вариант с непосредственным впрыском, но внедрение его на Ил-10 потребовало бы внесения значительных изменений в винтомоторную установку, и от серийного производства отказались.
В 1948 г. АМ-42 сняли с производства, но в начале 1951 г. выпуск мотора восстановили в усовершенствованном варианте с ресурсом 400 часов (за счет нового увеличения веса) для Ил-1 ОМ, но снова прекратили в 1954 г. Масштаб производства в 50-е годы был не сравним, с тем, что имел место во время войны — делали чуть более 300 моторов в год. Всего на заводе № 24 было изготовлено 10 232 двигателей АМ-42.
С весны 1952 г. АМ-42 также делали по лицензии в Чехословакии на заводе им. Димитрова как М-42 для штурмовиков В-33 (это был местный вариант Ил-10). Количество моторов, выпущенных там, неизвестно. АМ-42 экспортировался в Польшу, Венгрию, Румынию, Чехословакию, Китай и Северную Корею.
Существовало несколько опытных вариантов АМ-42. Например, имелась модификация с форкамерным зажиганием и степенью сжатия 7,0. Опытный образец ее испытывался на стенде в 1944 г. АМ-42Б (он же АМ-42ТК или АМ-42Б-ТК) — это вариант 1943 г. с переделанным ПЦН, новыми всасывающими патрубками и воздухо-воздушным интеркулером. Он комплектовался двумя турбонагнетателями ТК-300Б.
Мощность была на уровне серийного типа, но номинальную мощность можно было удерживать до гораздо большей высоты. Такой двигатель изготовили в марте 1943 г., он испытывался на опытном истребителе «5А» конструкции А.И. Микояна. Был и еще один вариант с турбонаддувом — АМ-42ФБ-ТК с двумя турбонагнетателями ТК-1А.
АМ-42ФНВ отличался непосредственным впрыском топлива. Он получился тяжелее карбюраторного «собрата» — вес дошел до 1000 кг. Испытания опытного образца АМ-42ФНВ на стенде были завершены 22 августа 1945 г., но серийно этот вариант строить не стали.