Для повышения подвижности БТР на бездорожье требовалось значительно увеличить удельную мощность, поэтому базовый двигатель — 6-цилиндровый ЗИС-120 — форсировали до предела путем увеличения степени сжатия до 6,5 (под применяемый тогда в армии лучший бензин Б-70 или КБ-70) и "раскруткой" (повышением максимальной частоты вращения) его уже без ограничителя в карбюраторе в ущерб долговечности поршневой группы, с чем на боевой машине решили смириться. Заранее было известно, что это всего на 7—9% увеличит значение максимального крутящего момента (по довоенному опыту форсирования двигателя ЗИС-16 для бронеавтомобиля БА-11), зато мощность поднимет с фактических 95— 100 л.с. до 118—122 (гарантированных по ГОСТу — 110 л.с.). Этому способствовала и установка более эффективного верхнего карбюратора с падающим потоком (пока импортного), тогда еще не применявшегося на грузовых ЗИСах.
Для нормальной работы радиостанции система зажигания двигателя и электрооборудование были экранированы. Надежность электропитания многочисленных систем и потребителей поддерживали довольно мощный (350 Вт) генератор и большой (140 А.ч) танковый аккумулятор. Низкое расположение малогабаритного радиатора (по условиям размещения — в мотоотсеке, стесненном наклонной передней частью бронекорпуса) заставило укрепить 6-лопастный вентилятор (позже через резиновый демпфер) на переднем конце коленчатого вала. В дальнейшем это не избавило от проблем с охлаждением — двигатель с самого начала перегревался. Пришлось тщательно отрабатывать аэродинамику подкапотного пространства. Причем впервые у нас эта работа велась в специально построенной вентиляционной камере с беговыми барабанами. Оба бензобака (первоначально стоял один бензобак) общей емкостью 300 л разместили внутри под защитой бронекорпуса. Примененная в силовом агрегате новая, общая для всех грузовых моделей 5-ступенчатая коробка передач (КП) ЗИС-120 (высшая передача — ускоряющая) с не очень удачной для обычных автомобилей разбивкой передаточных отношений, оказалась удобной для будущего БТР: его рабочая передача при движении по грунту—третья, получила нужное передаточное число — 1,898.
Б.М.Фиттерман — главный конструктор ЗИСа в 1943—1950 гг.
БТР-152
Необходимое по компоновке сокращение базы на 385 мм, по сравнению с ЗИС-151, создало затруднение с размещением карданных валов — при уменьшении их длины недопустимо увеличивались углы в шарнирах при максимальных перекосах мостов. Пришлось пожертвовать самым благополучным из них — между КП и раздаточной коробкой, сократив его до предела (220 мм между центрами), а остальные с трудом сбалансировать по предельным углам отклонений. Хотя силовые агрегаты трансмиссии БТР практически без изменений были заимствованы у ЗИС-151, балки ведущих мостов ввиду значительного роста скорости движения и соответственно ударных нагрузок, значительно усилили[* Через 5 — 7 лет этот опыт весьма пригодился заводу при создании более подвижных на бездорожье трехосных грузовых автомобилей общего назначения: ЗИС-121В, ЗИС-126, ЗИС-157, ЗИЛ-165, где тоже в первую очередь возникли проблемы с мостами.]. Так как будущая машина предназначалась для движения с повышенными скоростями по резко пересеченной местности, то главное внимание уделили ходовой части: подвеске, шинам, рулевому управлению. В переднюю подвеску закладывались удлиненные рессоры с большим динамическим ходом, снабженные мощными гидроамортизаторами (в основе — от ЗИС-110). Обычно долговечность рессор определялась поломкой витых ушек их соединения с рамой. На БТР впервые применили, правда, тоже не сразу, более надежные кованые ушки (по типу "Уайт"), крепившиеся болтами и стремянками к коренному листу, не имевшему ослабляющих его загибов. Через много лет, убедившись в высокой работоспособности этого соединения и не найдя иной альтернативы, его использовали в рессорах грузовика ЗИЛ-130.
Свободный задний конец передней рессоры был выполнен скользящим, что также повысило надежность соединения и придало характеристике подвески некоторую нелинейность, весьма желательную для повышения плавности хода. Результатом стал рост средних скоростей движения по грунту почти вдвое — до 60 — 70 км/ч — рекордный результат для трехосных автомобилей. Балансирную подвеску задней тележки практически полностью взяли от ЗИС-151 и, к сожалению, она унаследовала все ее слабые места — подшипники качения опор, их уплотнения, шарниры головок реактивных тяг. Вполне терпимые на "Студебекере", они оказались недолговечными на отечественных более тяжелых машинах, тем более, в наших дорожных условиях. Зато тормоза с пневмоприводом были отменными, не сравнить со "Студебекером".